RU2632502C1 - Method of producing composite products with inner cavity by means of explosion welding - Google Patents

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: inside the bimetallic cavity-forming element in the form of a pipe with an outer layer of nickel and an inner layer of aluminium, a central cavity-forming element made of glass is placed coaxially. The gap between them is filled with a water filler. After sealing, the resulting assembly is placed coaxially inside the pipe-like bimetallic shell, the outer layer of which is made of aluminium and the inner one is made of nickel. In the gap between them a pipe-like intermediate deposit made of copper is placed coaxially. Explosion welding is carried out followed by annealing the welded shell.

EFFECT: for one act of explosive action with subsequent annealing of the welded workpiece, all-welded composite product with an inner cavity with an axial symmetry is obtained which has high heat resistance of its surfaces in oxidizing gas media and low thermal resistance of its multilayer wall during heat exchange of heated gases supplied to the internal cavity of the article, with the environment.

3 dwg, 1 tbl, 4 ex

Description

Изобретение относится к технологии получения изделий цилиндрической формы с помощью энергии взрыва и может быть использовано для изготовления изделий с внутренней полостью, например, деталей термического, химического оборудования и т.п.The invention relates to a technology for producing cylindrical products using explosion energy and can be used to manufacture products with an internal cavity, for example, parts of thermal, chemical equipment, etc.

Известен способ получения изделий с внутренними полостями путем взрывного нагружения, при котором берут полостеобразующие элементы в виде труб с удаляемым наполнителем и располагают их пучком в трубчатой оболочке симметрично относительно ее продольной оси, на наружной поверхности стальной трубчатой оболочки располагают кольцевой заряд взрывчатого вещества (ВВ) и производят инициирование процесса детонации ВВ с помощью электродетонатора. Перед сваркой в полости центрального полостеобразующего элемента размещают симметрично его продольной оси удаляемый стальной стержень, зазор между стержнем и полостеобразующим элементом заполняют удаляемым водным наполнителем, располагают на наружной поверхности центрального полостеобразующего элемента из стали вплотную друг к другу наружные медные полостеобразующие элементы в виде труб со слоем из легкоплавкого материала, например из латуни, на их наружных поверхностях и размещают полученный пучок в трубчатой металлической оболочке из стали, удаляемой после взрывного воздействия. Процесс взрывного нагружения ведут при скорости детонации ВВ 3400-4060 м/с и отношении удельной массы ВВ к удельной массе стенки трубчатой оболочки, равном 0,72-0,86, причем после взрывного нагружения проводят термообработку полученной заготовки в течение 5-7 минут при температуре, превышающей на 5-15°C температуру плавления слоев из легкоплавкого материала на наружных полостеобразующих элементах с образованием при этом цельносварных соединений между всеми полостеобразующими элементами (Патент РФ №2373035, МПК B23K 20/08, опубл. 20.11.2009, бюл. №32).There is a method of producing products with internal cavities by explosive loading, in which cavity-forming elements are taken in the form of tubes with removable filler and their beam is placed in a tubular shell symmetrically with respect to its longitudinal axis, an explosive charge (BB) is placed on the outer surface of the steel tubular shell and initiate the process of detonation of explosives using an electric detonator. Before welding, in the cavity of the central cavity-forming element, a removable steel rod is placed symmetrically to its longitudinal axis, the gap between the rod and the cavity-forming element is filled with a removable aqueous filler, and the outer copper cavity-forming elements in the form of pipes with a layer of a tube made of steel on the outer surface of the central cavity-forming element fusible material, such as brass, on their outer surfaces and place the resulting beam in a tubular metal shell a point made of steel removed after explosive action. The process of explosive loading is carried out at a detonation speed of EXPLOSIVES 3400-4060 m / s and the ratio of the specific gravity of the EXPLOSIVES to the specific gravity of the wall of the tubular shell equal to 0.72-0.86, and after explosive loading, the resulting billet is heat treated for 5-7 minutes at a temperature exceeding by 5-15 ° C the melting temperature of the layers of fusible material on the outer cavity forming elements with the formation of all-welded joints between all cavity forming elements (RF Patent No. 2373035, IPC B23K 20/08, publ. 20.11.2009, bull. No. 32).

Недостатком данного способа является низкая жаростойкость наружной и внутренней поверхности изделий, получаемых данным способом: предельная рабочая температура наружной поверхности в окислительных газовых средах в условиях теплосмен не превышает 500°C, внутренней - 800°C, что весьма ограничивает применение таких изделий в технике, где требуется высокая жаростойкость как снаружи, так и внутри изделия.The disadvantage of this method is the low heat resistance of the outer and inner surfaces of the products obtained by this method: the maximum working temperature of the outer surface in oxidizing gas environments under heat exchange conditions does not exceed 500 ° C, the internal - 800 ° C, which greatly limits the use of such products in technology where high heat resistance is required both outside and inside the product.

Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату является способ получения композиционных изделий с внутренними полостями сваркой взрывом, при котором берут полостеобразующие элементы в виде труб с удаляемым наполнителем и располагают их пучком в трубчатой оболочке симметрично относительно ее продольной оси, при этом на наружной поверхности трубчатой оболочки располагают кольцевой заряд взрывчатого вещества (ВВ) и производят инициирование процесса детонации ВВ с помощью электродетонатора, центральный полостеобразующий элемент, удаляемый после сварки взрывом, выполняют из хрупкого материала - стекла, дробящегося в процессе взрывного воздействия, с отношением толщины его стенки к толщине стенок смежных с ним полостеобразующих элементов, составляющим (4-10):1, трубчатую оболочку выполняют из коррозионно-стойкого металла с пониженной теплопроводностью - титана, между трубчатой оболочкой и пучком из труб располагают трубчатую промежуточную прослойку из металла с пониженной теплопроводностью - из аустенитной стали, а сварку взрывом осуществляют при скорости детонации ВВ 3270-3820 м/с, при этом отношение удельной массы ВВ к сумме удельных масс стенок трубчатой оболочки и трубчатой промежуточной прослойки, а также сварочные зазоры между трубчатой оболочкой и трубчатой промежуточной прослойкой, между трубчатой промежуточной прослойкой и пучком из труб выбирают из условия получения скорости соударения трубчатой оболочки с трубчатой промежуточной прослойкой в пределах 610-700 м/с, а скорости соударения трубчатой оболочки с полостеобразующими элементами - 480-680 м/с, после сварки полученную заготовку подвергают отжигу при температуре 850-900°C в течение 2-3,5 ч с формированием при этом между трубчатой оболочкой и трубчатой промежуточной прослойкой сплошной теплозащитной интерметаллидной прослойки с пониженной теплопроводностью, с последующим охлаждением полученного изделия на воздухе. (Патент РФ №2425739, МПК B23K 20/08, B23K 101/04, опубл. 10.08.2011, бюл. №22 - прототип).The closest in technical level and the achieved result is a method of producing composite products with internal cavities by explosion welding, in which cavity-forming elements are taken in the form of tubes with removable filler and their bundle is placed in the tubular shell symmetrically with respect to its longitudinal axis, while on the outer surface of the tubular shell have a ring charge of explosive (BB) and initiate the detonation of explosives using an electric detonator, a central cavity The element removed after explosion welding is made of brittle material - glass, which is crushed during the explosive action, with the ratio of its wall thickness to the wall thickness of adjacent cavity-forming elements constituting (4-10): 1, the tubular shell is made of corrosion-resistant resistant metal with reduced thermal conductivity - titanium, between the tubular shell and the bundle of pipes have a tubular intermediate layer of metal with low thermal conductivity of austenitic steel, and explosion welding is carried out at detonation growth explosives 3270-3820 m / s, while the ratio of the specific gravity of the explosive to the sum of the specific gravities of the walls of the tubular shell and the tubular intermediate layer, as well as the welding gaps between the tubular shell and the tubular intermediate layer, between the tubular intermediate layer and the tube bundle are selected from the conditions for obtaining the collision velocity of the tubular shell with the tubular intermediate layer are in the range of 610-700 m / s, and the collision velocity of the tubular shell with the cavity-forming elements is 480-680 m / s, after welding the taste is subjected to annealing at a temperature of 850-900 ° C for 2-3.5 hours with the formation of a continuous heat-shielding intermetallic layer with reduced thermal conductivity between the tubular shell and the tubular intermediate layer, followed by cooling of the obtained product in air. (RF patent No. 2425739, IPC B23K 20/08, B23K 101/04, publ. 08/10/2011, bull. No. 22 - prototype).

Недостатками данного способа являются: низкая жаростойкость наружной и внутренней поверхности изделий, получаемых данным способом (предельная рабочая температура в окислительных газовых средах в условиях теплосмен как наружных, так и их внутренних поверхностей не превышает 500°C), высокое термическое сопротивление стенки каждого такого изделия при направлении теплопередачи поперек слоев, а также возможность образования трещин в условиях частых теплосмен (термоциклирования) в зоне расположения интерметаллидной прослойки между титаном и сталью. Все это ограничивает применение таких изделий в аппаратуре ответственного назначения, где требуется высокая жаростойкость в окислительных газовых средах, как снаружи, так и внутри изделия, а также пониженное термическое стенки при направлении теплопередачи поперек слоев.The disadvantages of this method are: low heat resistance of the outer and inner surfaces of the products obtained by this method (the maximum working temperature in oxidizing gas environments under conditions of heat exchange of both external and internal surfaces does not exceed 500 ° C), high thermal resistance of the wall of each such product at direction of heat transfer across the layers, as well as the possibility of cracking under conditions of frequent heat exchange (thermal cycling) in the area of the intermetallic layer between titanium and steel. All this limits the use of such products in critical equipment where high heat resistance in oxidizing gas environments is required, both outside and inside the product, as well as reduced thermal walls when the heat transfer direction is across the layers.

В связи с этим важнейшей задачей является создание нового способа получения композиционных изделий с внутренней полостью сваркой взрывом по новой технологической схеме взрывного воздействия на свариваемую заготовку в сочетании с отжигом сваренной заготовки, обеспечивающей получение за один технологический цикл качественного цельносварного изделия с осевой симметрией, с повышенной жаростойкостью наружной и внутренней поверхности в окислительных газовых средах, с пониженным термическим сопротивлением стенки каждого такого изделия при направлении теплопередачи поперек слоев, с полным исключением появления при сварке взрывом в зонах соединения металлических слоев хрупких интерметаллидных фаз, которые могли бы снизить долговечность изделия при эксплуатации в условиях частых теплосмен.In this regard, the most important task is to create a new method for producing composite products with an internal cavity by explosion welding according to the new technological scheme of explosive action on the welded workpiece in combination with annealing the welded workpiece, which ensures that in one technological cycle a high-quality all-welded product with axial symmetry with high heat resistance is obtained outer and inner surfaces in oxidizing gas environments, with reduced thermal resistance of the wall of each such product in the direction of heat transfer across the layers, with the complete exception of the occurrence of brittle intermetallic phases during explosion welding in the zones of the metal layers that could reduce the durability of the product during operation under conditions of frequent heat changes.

Техническим результатом заявленного способа получения композиционных изделий с внутренней полостью сваркой взрывом является создание новой схемы сварки взрывом, обеспечивающей за один акт взрывного воздействия на свариваемую заготовку с последующим ее отжигом создание изделия с осевой симметрией, с получением качественного сплошного сварного соединения никелевого слоя трубчатой биметаллической оболочки с трубчатой промежуточной прослойкой из меди, а также качественного сварного соединения указанной прослойки с никелевым слоем биметаллического полостеобразующего элемента в виде трубы без нарушений герметичности свариваемых металлов, с полным исключением возможности появления в процессе сварки взрывом в зонах соединения металлических слоев хрупких интерметаллидных фаз, снижающих долговечность изделия при эксплуатации в условиях частых теплосмен, с повышенной жаростойкостью его наружной и внутренней поверхности в окислительных газовых средах и с пониженным термическим сопротивлением стенки при направлении теплопередачи поперек слоев.The technical result of the claimed method for producing composite products with an internal cavity by explosion welding is the creation of a new scheme of explosion welding, which provides, in one act of explosive action on the workpiece to be welded, followed by its annealing, creation of an article with axial symmetry, to obtain a high-quality continuous welded joint of the nickel layer of the tubular bimetallic shell with a tubular intermediate layer of copper, as well as high-quality welded joints of the specified layer with a nickel layer b of a metal cavity-forming element in the form of a pipe without breaking the tightness of the metals being welded, with the complete exception of the possibility of occurrence of brittle intermetallic phases during the explosion welding in the zones of the metal layers that reduce the durability of the product during operation under conditions of frequent heat exchange, with increased heat resistance of its external and internal surfaces in oxidizing gaseous media and with reduced thermal resistance of the wall in the direction of heat transfer across the layers.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе получения композиционных изделий с внутренней полостью сваркой взрывом, при котором используют удаляемый после сварки взрывом центральный полостеобразующий элемент из хрупкого материала - стекла с водным наполнителем в его внутренней полости, трубчатую оболочку и трубчатую промежуточную прослойку, располагают на наружной поверхности трубчатой оболочки кольцевой заряд ВВ и инициируют процесс детонации ВВ с помощью электродетонатора, отжиг сваренной заготовки для формирования интерметаллидной прослойки, берут биметаллический полостеобразующий элемент в виде трубы с наружным слоем толщиной 1,2-1,6 мм - из никеля, с внутренним слоем толщиной 1,5-2,5 мм - из алюминия и размещают внутри его соосно центральный полостеобразующий элемент из стекла с толщиной стенки 10-15 мм и с наружным диаметром, меньшим на 2-4 мм внутреннего диаметра биметаллического полостеобразующего элемента, заполняют промежуток между ними водным наполнителем, после герметизации полученную сборку располагают соосно внутри трубчатой биметаллической оболочки, выполненной с наружным слоем толщиной 1,5-2,5 мм - из алюминия и с внутренним слоем толщиной 1,2-1,6 мм - из никеля, в зазоре между ними соосно размещают трубчатую промежуточную прослойку из меди с толщиной стенки 2-4 мм, сварку взрывом ведут при скорости детонации ВВ 2150-2900 м/с, при этом толщину заряда ВВ и сварочные зазоры между свариваемыми металлическими слоями выбирают из условия получения скорости соударения никелевого слоя трубчатой биметаллической оболочки с трубчатой промежуточной прослойкой из меди в пределах 330-420 м/с, а скорости соударения трубчатой промежуточной прослойки с никелевым слоем биметаллического трубчатого полостеобразующего элемента в пределах 320-380 м/с, после сварки взрывом полученную заготовку подвергают отжигу для образования сплошных интерметаллидных прослоек между слоями из никеля и алюминия при температуре 600-630°C в течение 1,5-7 ч, затем нагревают ее до температуры 690-710°C, удаляют с ее наружной и внутренней поверхности расплавленный алюминий, выдерживают при этой температуре 0,3-1 ч с образованием сплошных жаростойких покрытий на наружной и внутренней поверхности полученного композиционного изделия с внутренней полостью, после чего производят его охлаждение на воздухе.The specified technical result is achieved by the fact that in the proposed method for producing composite products with an internal cavity by explosion welding, a central cavity-forming element made of brittle material — glass with water filler in its internal cavity, a tubular shell and a tubular intermediate layer — which is removed after explosion welding, is used on the outer surface of the tubular shell, an explosive ring charge and initiate the detonation process of the explosive using an electric detonator, annealing the welded workpiece ki for the formation of the intermetallic layer, take a bimetallic cavity forming element in the form of a pipe with an outer layer of 1.2-1.6 mm thick - from nickel, with an inner layer of 1.5-2.5 mm thick - from aluminum and placed inside it coaxially central cavity-forming element made of glass with a wall thickness of 10-15 mm and with an outer diameter smaller by 2-4 mm of the inner diameter of the bimetallic cavity-forming element, fill the gap between them with an aqueous filler, after sealing, the resulting assembly is placed coaxially inside the tubular th bimetallic shell made with an outer layer of a thickness of 1.5-2.5 mm - from aluminum and with an inner layer of a thickness of 1.2-1.6 mm - of nickel, in the gap between them coaxially placed a tubular intermediate layer of copper with a thickness walls 2-4 mm, explosion welding is carried out at a detonation speed of EXPLOSIVES 2150-2900 m / s, while the explosive charge thickness and welding gaps between the welded metal layers are selected from the conditions for obtaining the collision speed of the nickel layer of a tubular bimetallic shell with a tubular intermediate layer of copper in the limits 330-420 m / s, and the collision velocity of the tubular intermediate layer with the nickel layer of the bimetallic tubular cavity-forming element in the range of 320-380 m / s, after explosion welding, the obtained workpiece is annealed to form continuous intermetallic layers between the layers of nickel and aluminum at a temperature of 600 -630 ° C for 1.5-7 hours, then heat it to a temperature of 690-710 ° C, remove molten aluminum from its outer and inner surfaces, maintain it at this temperature for 0.3-1 hours with the formation of continuous heat-resistant coatings on the outer and inner surfaces of the obtained composite product with an internal cavity, after which it is cooled in air.

Предлагаемый способ получения композиционных изделий с внутренней полостью сваркой взрывом имеет существенные отличия по сравнению с прототипом как по построению схемы сварки взрывом, так и по совокупности технологических приемов и режимов при его осуществлении. Так предложено использовать в схеме сварки взрывом биметаллический полостеобразующий элемент в виде трубы с наружным слоем толщиной 1,2-1,6 мм - из никеля, с внутренним слоем толщиной 1,5-2,5 мм - из алюминия. Внутренний алюминиевый слой биметаллического полостеобразующего элемента выполняет вспомогательные функции: он необходим для формирования жаростойкого интерметаллидного покрытия на поверхности ее никелевого слоя при термообработке (отжиге) сваренной заготовки. Избыточное количество алюминия удаляют с поверхности образовавшегося интерметаллидного слоя при температуре, превышающей его температуру плавления. Предложено наружный слой биметаллического полостеобразующего элемента выполнять из никеля, поскольку в процессе технологической операции отжига при диффузионном взаимодействии с алюминием в зоне их соединения образуется интерметаллидный слой, обладающий повышенной жаростойкостью. Помимо этого, никелевый слой, совместно с другими металлическими слоями способствует формированию высокой прочности изделия при поперечных сжимающих нагрузках. Кроме того, как при сварке взрывом этого слоя с внутренней поверхностью трубчатой промежуточной прослойки из меди, так и в процессе последующего отжига сваренной заготовки, а также и при последующей эксплуатации полученного изделия, в зоне их соединения полностью исключается возникновение хрупких фаз, снижающих его служебные свойства в условиях частых теплосмен и поперечных сжимающих нагрузок. При толщине обоих слоев биметаллического полостеобразующего элемента ниже нижних предлагаемых пределов возможны неконтролируемые деформации при сварке взрывом, что приводит к снижению качества получаемых изделий. Толщина его слоев выше верхних предлагаемых пределов может привести к лишнему расходу металлов в расчете на одно изделие.The proposed method for producing composite products with an internal cavity by explosion welding has significant differences compared with the prototype both in constructing a scheme for explosion welding and in the aggregate of technological methods and modes during its implementation. So, it is proposed to use a bimetallic cavity-forming element in the form of a pipe with an outer layer 1.2-1.6 mm thick - made of nickel, with an inner layer 1.5-2.5 mm thick - made of aluminum in the explosion welding scheme. The inner aluminum layer of the bimetallic cavity-forming element performs auxiliary functions: it is necessary for the formation of a heat-resistant intermetallic coating on the surface of its nickel layer during heat treatment (annealing) of the welded workpiece. Excess aluminum is removed from the surface of the formed intermetallic layer at a temperature above its melting point. It is proposed that the outer layer of the bimetallic cavity-forming element be made of nickel, since during the technological annealing operation during diffusion interaction with aluminum, an intermetallic layer with high heat resistance is formed in the zone of their connection. In addition, the nickel layer, together with other metal layers contributes to the formation of high strength products with transverse compressive loads. In addition, both during explosion welding of this layer with the inner surface of the tubular intermediate layer made of copper, and during the subsequent annealing of the welded billet, as well as during the subsequent operation of the obtained product, the occurrence of brittle phases completely reducing its service properties is completely eliminated in the zone of their connection in conditions of frequent heat exchange and transverse compressive loads. If the thickness of both layers of the bimetallic cavity-forming element is lower than the lower proposed limits, uncontrolled deformations during explosion welding are possible, which leads to a decrease in the quality of the products obtained. The thickness of its layers above the upper proposed limits may lead to excessive consumption of metals per one product.

Предложено размещать соосно внутри биметаллического полостеобразующего элемента центральный полостеобразующий элемент из стекла с толщиной стенки 10-15 мм и с наружным диаметром, меньшим на 2-4 мм внутреннего диаметра биметаллического полостеобразующего элемента, и заполнять промежуток между ними водным наполнителем. В процессе сварки взрывом центральный полостеобразующий элемент, совместно с водным наполнителем, выполняет функции динамической опоры, исключающей недопустимые радиальные по направлению к центру изделия деформации биметаллического полостеобразующего элемента, способствует формированию внутренней полости в изделии требуемого диаметра. При толщине стенки менее 10 мм возможно его преждевременное разрушение в процессе сварки взрывом, приводящее к снижению качества получаемых изделий. Толщина его стенки более 15 мм является избыточной, поскольку это приводит к неоправданно большому расходу материала на изготовление центрального полостеобразующего элемента. Наружный диаметр центрального полостеобразующего элемента предложено выполнять меньшим на 2-4 мм внутреннего диаметра биметаллического полостеобразующего элемента, что обеспечивает необходимый технологический промежуток между ними для заполнения его водным наполнителем, который выполняет функции среды, передающей давление и препятствующей преждевременному разрушению центрального полостеобразующего элемента при сварке взрывом. При диаметре центрального полостеобразующего элемента ниже нижнего предлагаемого предела возможно появление неконтролируемых деформаций его слоев, а это снижает качество получаемых изделий. При его диаметре выше верхнего предлагаемого предела затруднено заполнение водным наполнителем промежутка между ним и алюминиевым слоем биметаллического полостеобразующего элемента, что также может привести к появлению неконтролируемых деформаций внутренней поверхности биметаллического полостеобразующего элемента и других металлических слоев свариваемой заготовки.It is proposed to coaxially place inside the bimetallic cavity-forming element a central cavity-forming element made of glass with a wall thickness of 10-15 mm and with an outer diameter smaller by 2-4 mm of the inner diameter of the bimetallic cavity-forming element, and fill the gap between them with an aqueous filler. In the process of explosion welding, the central cavity-forming element, together with the aqueous filler, performs the functions of a dynamic support, eliminating the unacceptable deformation of the bimetallic cavity-forming element radial toward the center of the product, contributes to the formation of an internal cavity in the product of the desired diameter. If the wall thickness is less than 10 mm, it may be prematurely destroyed during explosion welding, resulting in a decrease in the quality of the products obtained. Its wall thickness of more than 15 mm is excessive, since this leads to an unreasonably large consumption of material for the manufacture of a central cavity-forming element. It is proposed that the outer diameter of the central cavity-forming element be 2-4 mm smaller than the inner diameter of the bimetallic cavity-forming element, which provides the necessary technological gap between them to fill it with an aqueous filler, which acts as a pressure transmitting medium and prevents premature destruction of the central cavity-forming element during explosion welding. When the diameter of the central cavity-forming element is lower than the lower proposed limit, uncontrolled deformations of its layers may occur, and this reduces the quality of the products obtained. With its diameter above the upper proposed limit, it is difficult to fill the gap between it and the aluminum layer of the bimetallic cavity-forming element with an aqueous filler, which can also lead to uncontrolled deformations of the inner surface of the bimetallic cavity-forming element and other metal layers of the workpiece being welded.

Предложено после герметизации полученную сборку располагать соосно внутри трубчатой биметаллической оболочки, выполненной с наружным слоем толщиной 1,5-2,5 мм - из алюминия, с внутренним слоем толщиной 1,2-1,6 мм - из никеля, в зазоре между ними соосно размещать трубчатую промежуточную прослойку из меди с толщиной стенки 2-4 мм.After sealing, the assembly was proposed to be placed coaxially inside a tubular bimetallic shell made with an outer layer 1.5–2.5 mm thick — made of aluminum, with an inner layer 1.2–1.6 mm thick — made of nickel, coaxially in the gap between them place a tubular intermediate layer of copper with a wall thickness of 2-4 mm.

Соблюдение соосности способствует стабильности процесса сварки взрывом всех свариваемых металлических слоев. Наружный алюминиевый слой трубчатой биметаллической оболочки необходим для формирования жаростойкого интерметаллидного покрытия на наружной поверхности ее никелевого слоя при термообработке (отжиге) сваренной заготовки. Избыточное количество алюминия удаляют с поверхности образовавшегося интерметаллидного слоя при температуре, превышающей его температуру плавления. В процессе сварки взрывом алюминиевый слой выполняет также функции среды передающей давление остальным слоям, защищает никелевый слой трубчатой биметаллической оболочки от неконтролируемых деформаций и разрушения.Alignment contributes to the stability of the explosion process of all weldable metal layers. The outer aluminum layer of the tubular bimetallic shell is necessary for the formation of a heat-resistant intermetallic coating on the outer surface of its nickel layer during heat treatment (annealing) of the welded workpiece. Excess aluminum is removed from the surface of the formed intermetallic layer at a temperature above its melting point. In the process of explosion welding, the aluminum layer also performs the functions of a medium transferring pressure to the remaining layers, protects the nickel layer of the tubular bimetallic shell from uncontrolled deformation and destruction.

Предложено внутренний слой трубчатой биметаллической оболочки выполнять из никеля, поскольку в процессе технологической операции отжига при диффузионном взаимодействии с алюминием в зоне их соединения образуется интерметаллидный слой, обладающий повышенной жаростойкостью. Помимо этого, данный никелевый слой, совместно с другими металлическими слоями способствует формированию высокой прочности изделия при поперечных сжимающих нагрузках. Кроме того, как при сварке взрывом этого слоя с наружной поверхностью трубчатой промежуточной прослойки из меди, так и в процессе последующего отжига сваренной заготовки, а также и при последующей эксплуатации полученного изделия, в зоне их соединения полностью исключается возникновение хрупких фаз, снижающих его служебные свойства в условиях частых теплосмен и поперечных сжимающих нагрузок. При толщине обоих слоев биметаллического полостеобразующего элемента ниже нижних предлагаемых пределов возможны неконтролируемые деформации при сварке взрывом, что приводит к снижению качества получаемых изделий. Толщина его слоев выше верхних предлагаемых пределов может привести к липшему расходу металлов в расчете на одно изделие.It is proposed that the inner layer of the tubular bimetallic shell be made of nickel, because in the process of annealing during diffusion interaction with aluminum, an intermetallic layer with high heat resistance is formed in the zone of their connection. In addition, this nickel layer, together with other metal layers, contributes to the formation of high strength products with transverse compressive loads. In addition, both during explosion welding of this layer with the outer surface of the tubular intermediate layer made of copper, and during the subsequent annealing of the welded billet, as well as during the subsequent operation of the obtained product, the occurrence of brittle phases completely reducing its service properties is completely eliminated in the zone of their connection in conditions of frequent heat exchange and transverse compressive loads. If the thickness of both layers of the bimetallic cavity-forming element is lower than the lower proposed limits, uncontrolled deformations during explosion welding are possible, which leads to a decrease in the quality of the products obtained. The thickness of its layers above the upper proposed limits can lead to a sticky consumption of metals per one product.

Предложено использовать в схеме сварки взрывом трубчатую промежуточную прослойку из меди, поскольку в зонах соединения этого слоя с обоими никелевыми слоями ни при сварке взрывом, ни при последующей эксплуатации не возникает нежелательных хрупких фаз, снижающих служебные свойства изделий, полученных по предлагаемому способу. Кроме того, она способствует выравниванию температуры по длине полученного изделия при воздействии на его внутреннюю, либо наружную поверхность концентрированных источников нагрева и тем самым исключает возможность появления в изделии участков с локальным перегревом металлических слоев, снижающих его прочностные свойства. Предложено трубчатую промежуточную прослойку выполнять с толщиной стенки 2-4 мм, поскольку ее толщина менее 2 мм при данной конструкции изделия является недостаточной для эффективного выравнивания температуры по длине полученного изделия при воздействии на его наружную или внутреннюю поверхность концентрированных источников нагрева. Кроме того, при слишком малой толщине трубчатой промежуточной прослойки возможны неконтролируемые деформации при сварке взрывом, затрудняющие получение качественных изделий. Ее толщина более 4 мм является избыточной, поскольку это приводит к неоправданно большому расходу меди в расчете на одно изделие, а также это может привести к появлению непроваров в зоне сварки этой прослойки с никелевым слоем биметаллического полостеобразующего элемента.It is proposed to use a tubular intermediate layer made of copper in the explosion welding scheme, since in the zones of connection of this layer with both nickel layers neither undesirable brittle phases occur during explosion welding or subsequent operation, which reduce the service properties of the products obtained by the proposed method. In addition, it helps to equalize the temperature along the length of the obtained product when exposed to concentrated or internal heating sources on its inner or outer surface, and thereby eliminates the possibility of the appearance of sections in the product with local overheating of metal layers that reduce its strength properties. It is proposed that the tubular intermediate layer be made with a wall thickness of 2-4 mm, since its thickness less than 2 mm with this product design is insufficient to effectively equalize the temperature along the length of the obtained product when exposed to concentrated external heat sources on its outer or inner surface. In addition, if the thickness of the tubular intermediate layer is too small, uncontrolled deformations during explosion welding are possible, making it difficult to obtain high-quality products. Its thickness of more than 4 mm is excessive, since this leads to an unreasonably large consumption of copper per one product, and it can also lead to the appearance of imperfections in the welding zone of this layer with a nickel layer of a bimetallic cavity forming element.

Использование в схеме сварки взрывом трубчатой биметаллической оболочки, а также биметаллического полостеобразующего элемента позволяет обеспечить высокое качество сварки на всех межслойных границах.The use in the scheme of explosion welding of a tubular bimetallic shell, as well as a bimetallic cavity forming element, allows to ensure high quality welding at all interlayer boundaries.

Предложено сварку взрывом вести при скорости детонации ВВ 2150-2900 м/с, при этом толщину заряда ВВ и сварочные зазоры между свариваемыми металлическими слоями выбирать из условия получения скорости соударения никелевого слоя трубчатой биметаллической оболочки с трубчатой промежуточной прослойкой из меди в пределах 330-420 м/с, а скорости соударения трубчатой промежуточной прослойки с никелевым слоем биметаллического трубчатого полостеобразующего элемента в пределах 320-380 м/с, что обеспечивает получение качественных сварных соединений трубчатой промежуточной прослойки из меди с внутренним никелевым слоем трубчатой биметаллической оболочки и с наружным никелевым слоем биметаллического полостеобразующего элемента. При скорости детонации ВВ и скорости соударения никелевого слоя трубчатой биметаллической оболочки с трубчатой промежуточной прослойкой, а также скорости соударения последней с никелевым слоем биметаллического трубчатого полостеобразующего элемента ниже нижних предлагаемых пределов возможно получение некачественных сварных соединений, что может существенно снизить служебные свойства полученных изделий. При скорости детонации ВВ и скоростях соударения указанных выше составляющих схемы сварки взрывом выше верхних предлагаемых пределов возможны неконтролируемые деформации слоев трубчатой биметаллической оболочки, трубчатой промежуточной прослойки и трубчатого биметаллического полостеобразующих элемента, что может привести к нарушению герметичности металлических слоев, снижению качества получаемых изделий.It is proposed that explosion welding be carried out at a detonation speed of BB 2150-2900 m / s, while the explosive charge thickness and welding gaps between the welded metal layers should be selected from the conditions for obtaining the collision speed of the nickel layer of a tubular bimetallic shell with a tubular intermediate layer of copper within 330-420 m / s, and the collision velocity of the tubular intermediate layer with the nickel layer of the bimetallic tubular cavity-forming element within 320-380 m / s, which ensures high-quality welded pipe joints Ata intermediate layer of copper with an internal nickel layer tubular bimetallic sheath and having an outer nickel layer polosteobrazuyuschego bimetallic element. At the detonation velocity of the explosive and the collision rate of the nickel layer of the tubular bimetallic shell with the tubular intermediate layer, as well as the speed of collision of the latter with the nickel layer of the bimetallic tubular cavity-forming element below the lower proposed limits, it is possible to obtain low-quality welded joints, which can significantly reduce the service properties of the obtained products. At the detonation velocity of explosives and the collision speeds of the above components of the explosion welding scheme above the upper proposed limits, uncontrolled deformation of the layers of the tubular bimetallic shell, the tubular intermediate layer and the tubular bimetallic cavity forming element is possible, which can lead to a violation of the tightness of the metal layers, and the quality of the products obtained.

После сварки взрывом полученную заготовку предложено подвергать отжигу для образования сплошных интерметаллидных прослоек между слоями из алюминия и никеля при температуре 600-630°C в течение 1,5-7 ч (первая стадия отжига), что за сравнительно короткое время отжига позволяет получить сплошные жаростойкие интерметаллидные прослойки на межс-лойных границах необходимой толщины и высокого качества. При температуре и времени отжига ниже нижних предлагаемых пределов толщина получаемых интерметаллидных диффузионных прослоек оказывается недостаточной, что снижает способность получаемых покрытий длительно сопротивляться газовой коррозии при высоких температурах. Температура и время отжига выше верхнего предлагаемого предела являются избыточными, поскольку толщина интерметаллидных прослоек становится чрезмерной, при этом повышается вероятность появления трещин в жаростойких покрытиях при его дальнейшей эксплуатации в условиях частых теплосмен.After explosion welding, the obtained preform was proposed to be annealed to form continuous intermetallic interlayers between the layers of aluminum and nickel at a temperature of 600-630 ° C for 1.5-7 hours (the first stage of annealing), which in a relatively short annealing time allows one to obtain continuous heat-resistant intermetallic interlayers at the interlayer boundaries of the required thickness and high quality. At annealing temperature and time below the lower proposed limits, the thickness of the obtained intermetallic diffusion layers is insufficient, which reduces the ability of the resulting coatings to resist gas corrosion for a long time at high temperatures. The temperature and annealing time above the upper proposed limit are excessive, since the thickness of the intermetallic layers becomes excessive, while increasing the likelihood of cracks in heat-resistant coatings during its further operation in conditions of frequent heat changes.

Предложено после завершения отжига (первой его стадии) нагревать заготовку до температуры 690-710°C, удалять с ее наружной и внутренней поверхности расплавленный алюминий, выдерживать при этой температуре 0,3-1 ч (вторая стадия отжига), что способствует окончательному формированию состава и свойств жаростойких покрытий на наружной и внутренней поверхности получаемого изделия, при этом значительно облегчается удаление избыточного алюминия с поверхностей покрытий, снижающего служебные свойства получаемых изделий. Нагрев заготовки до температуры ниже нижнего предлагаемого предела приводит к существенным затруднениям при удалении избыточного алюминия с поверхностей заготовки. Температура нагрева выше верхнего предлагаемого предела является избыточной, поскольку при этом неоправданно возрастают энергетические затраты на получение изделия. Выдержка менее 0,3 ч является недостаточной для перехода остатков алюминия в интерметаллидные слои, а это может привести к появлению локальных участков с пониженной жаростойкостью на наружной и внутренней поверхности получаемых изделий. Выдержка более 1 ч является избыточной, поскольку это не способствует улучшению качества изделий, но неоправданно увеличивает энергетические затраты. Последующее охлаждение предложено производить на воздухе, поскольку это наиболее дешевая технологическая операция, обеспечивающая высокое качество полученных изделий.It is proposed that after completion of annealing (its first stage), the workpiece is heated to a temperature of 690-710 ° C, molten aluminum is removed from its outer and inner surface, and it is kept at this temperature for 0.3-1 hours (second stage of annealing), which contributes to the final formation of and the properties of heat-resistant coatings on the outer and inner surfaces of the resulting product, while the removal of excess aluminum from the surfaces of the coatings, which reduces the service properties of the resulting products, is greatly facilitated. Heating the workpiece to a temperature below the lower proposed limit leads to significant difficulties in removing excess aluminum from the surface of the workpiece. The heating temperature above the upper proposed limit is excessive, since this unnecessarily increases the energy cost of obtaining the product. An exposure of less than 0.3 h is insufficient for the transfer of aluminum residues to intermetallic layers, and this can lead to the appearance of local areas with reduced heat resistance on the outer and inner surfaces of the resulting products. Exposure to more than 1 hour is excessive, because it does not contribute to improving the quality of products, but unnecessarily increases energy costs. It was proposed to perform subsequent cooling in air, since this is the cheapest technological operation providing high quality of the obtained products.

На фиг. 1 изображена схема сварки взрывом, ее продольный осевой разрез, на фиг. 2 - поперечное сечение А-А схемы сварки взрывом, на фиг. 3 - поперечное сечение сваренного композиционного изделия с внутренней полостью, где позиция 23 - сдеформированный никелевый слой трубчатой биметаллической оболочки; 24 - сдеформированная трубчатая промежуточная прослойка из меди; 25 - никелевый слой биметаллического полостеобразующего элемента; 26, 27 - жаростойкое покрытие из интерметаллидов системы алюминий-никель на наружной и внутренней поверхности изделия, соответственно; 28 - внутренняя полость изделия; 29, 30 - зоны сварки, полученные при осуществлении способа.In FIG. 1 shows a diagram of explosion welding, its longitudinal axial section, in FIG. 2 is a cross section AA of an explosion welding circuit; FIG. 3 is a cross section of a welded composite product with an internal cavity, where position 23 is a deformed nickel layer of a tubular bimetallic shell; 24 - deformed tubular intermediate layer of copper; 25 - a nickel layer of a bimetallic cavity-forming element; 26, 27 - heat-resistant coating of intermetallic compounds of the aluminum-nickel system on the outer and inner surfaces of the product, respectively; 28 - the internal cavity of the product; 29, 30 - welding zones obtained by the method.

Предлагаемый способ получения композиционных изделий с внутренней полостью сваркой взрывом осуществляется в следующей последовательности. Берут предварительно изготовленный, например, с помощью сварки взрывом, биметаллический полостеобразующий элемент в виде трубы с наружным слоем 1 толщиной 1,2-1,6 мм - из никеля, с внутренним слоем 2 толщиной 1,5-2,5 мм - из алюминия и размещают внутри его соосно удаляемый центральный полостеобразующий элемент 3 из стекла с толщиной стенки 10-15 мм, с наружным диаметром, меньшим на 2-4 мм внутреннего диаметра биметаллического полостеобразующего элемента. Предварительно его внутреннюю полость заполняют водным наполнителем 4, а герметизацию с двух его сторон производят заглушками 5, 6, например, из резины.The proposed method for producing composite products with an internal cavity by explosion welding is carried out in the following sequence. Take a pre-fabricated, for example, by explosion welding, bimetallic cavity forming element in the form of a pipe with an outer layer 1 of a thickness of 1.2-1.6 mm - from nickel, with an inner layer of 2 a thickness of 1.5-2.5 mm - of aluminum and placed inside its coaxially removed central cavity-forming element 3 of glass with a wall thickness of 10-15 mm, with an outer diameter less than 2-4 mm of the inner diameter of the bimetallic cavity-forming element. Previously, its internal cavity is filled with water filler 4, and sealing on both sides of it is done with plugs 5, 6, for example, of rubber.

Заполняют промежуток между внутренней поверхностью биметаллического полостеобразующего элемента и наружной поверхностью центрального полостеобразующего элемента водным наполнителем 7, герметизацию и соосность обеспечивают с помощью металлических втулок 8, 9, покрытых герметиком. Полученную сборку располагают соосно внутри трубчатой биметаллической оболочки, выполненной с наружным слоем 10 толщиной 1,5-2,5 мм - из алюминия, с внутренним слоем 11 толщиной 1,2-1,6 мм - из никеля, в зазоре между ними соосно размещают трубчатую промежуточную прослойку 12 - из меди с толщиной стенки 2-4 мм, их соосность обеспечивают с помощью металлических втулок 13, 14, 15 и 16. Устанавливают направляющий конус 17, например из стали, с углом при вершине 90°, на наружной поверхности трубчатой оболочки размещают защитную прослойку, например, из резины (на чертеже не показана), защищающую наружную поверхность трубчатой оболочки от повреждений продуктами детонации ВВ, а на ее поверхности располагают контейнер 18 с основным кольцевым зарядом ВВ 19 и расположенным над ним вспомогательным зарядом ВВ 20 с повышенной скоростью детонации. Этот заряд способствует выравниванию фронта детонации в основном заряде ВВ. Размещают данную сборку на песчаном грунте 21 и инициируют процесс детонации в зарядах ВВ с помощью электродетонатора 22.The gap between the inner surface of the bimetallic cavity-forming element and the outer surface of the central cavity-forming element is filled with water filler 7, sealing and alignment are ensured by metal bushings 8, 9 coated with sealant. The resulting assembly is placed coaxially inside a tubular bimetallic shell made with an outer layer 10 of a thickness of 1.5-2.5 mm from aluminum, with an inner layer 11 of a thickness of 1.2-1.6 mm from nickel, coaxially placed in the gap between them the tubular intermediate layer 12 is made of copper with a wall thickness of 2-4 mm, their coaxiality is ensured by metal sleeves 13, 14, 15 and 16. A guide cone 17 is installed, for example, of steel, with an angle of 90 ° at the apex, on the outer surface of the tubular shells place a protective layer, for example, of rubber (black also not shown), which protects the outer surface of the tubular shell from damage by explosive detonation products, and on its surface a container 18 with a primary ring charge of explosive 19 and an auxiliary charge of explosive 20 located above it with an increased detonation velocity is located. This charge helps to equalize the detonation front in the main explosive charge. Place this assembly on sandy soil 21 and initiate the detonation process in explosive charges using an electric detonator 22.

При осуществлении процесса сварки взрывом используют основной заряд ВВ со скоростью детонации 2150-2900 м/с, при этом толщину заряда ВВ и сварочные зазоры между свариваемыми металлическими слоями выбирают из условия получения скорости соударения никелевого слоя трубчатой биметаллической оболочки с трубчатой промежуточной прослойкой из меди в пределах 330-420 м/с, а скорости соударения трубчатой промежуточной прослойки из меди с никелевым слоем биметаллического трубчатого полостеобразующего элемента в пределах 320-380 м/с.When carrying out the explosion welding process, the main explosive charge is used with a detonation velocity of 2150-2900 m / s, while the explosive charge thickness and welding gaps between the welded metal layers are selected from the conditions for obtaining the collision speed of the nickel layer of the tubular bimetallic shell with a tubular intermediate layer of copper within 330-420 m / s, and the collision velocity of the tubular intermediate layer of copper with a nickel layer of a bimetallic tubular cavity-forming element within 320-380 m / s.

При взрывном воздействии происходит высокоскоростная радиальная деформация трубчатой биметаллической оболочки, при соударении ее никелевого слоя с трубчатой промежуточной прослойкой никель сваривается с медью, затем происходит совместное деформирование образовавшегося трехслойного композита (КМ) и при его соударении с наружной поверхностью биметаллического полостеобразующего элемента медный слой КМ сваривается с никелевым слоем биметаллического полостеобразующего элемента. Извлекают из внутренней полости сваренной заготовки материал раздробленного центрального полостеобразующего элемента, при этом водный наполнитель удаляется из полостей после взрывного нагружения самопроизвольно при разгрузке сжатой системы.During explosive action, high-speed radial deformation of the tubular bimetallic shell occurs, when its nickel layer collides with the tubular intermediate layer, nickel is welded with copper, then the resulting three-layer composite (CM) is jointly deformed and when it collides with the outer surface of the bimetallic cavity-forming element with copper a nickel layer of a bimetallic cavity-forming element. The material of the crushed central cavity-forming element is removed from the internal cavity of the welded billet, while the aqueous filler is removed from the cavities after explosive loading spontaneously during unloading of the compressed system.

После сварки взрывом полученную заготовку подвергают отжигу для образования сплошных интерметаллидных прослоек между слоями из алюминия и никеля при температуре 600-630°C в течение 1,5-7 ч (первая стадия отжига), затем нагревают ее до температуры 690-710°C, удаляют с ее наружной и внутренней поверхности расплавленный алюминий, выдерживают при этой температуре 0,3-1 ч (вторая стадия отжига) с образованием сплошных жаростойких покрытий на наружной и внутренней поверхности заготовки, после чего производят ее охлаждение на воздухе и удаление торцевых частей с краевыми эффектами.After explosion welding, the obtained preform is annealed to form continuous intermetallic layers between aluminum and nickel layers at a temperature of 600-630 ° C for 1.5-7 hours (the first stage of annealing), then it is heated to a temperature of 690-710 ° C, molten aluminum is removed from its outer and inner surface, kept at this temperature for 0.3-1 h (second stage of annealing) with the formation of continuous heat-resistant coatings on the outer and inner surface of the workpiece, after which it is cooled in air and removed end astey edge effects.

В результате за один акт взрывного воздействия с последующим отжигом сваренной заготовки получают пятислойное цельносварное композиционное изделие с внутренней полостью с осевой симметрией, с жаростойкими покрытиями из интерметаллидов системы алюминий-никель на его наружной и внутренней поверхностях, с качественным сплошным сварным соединением никелевого слоя трубчатой биметаллической оболочки с трубчатой промежуточной прослойкой из меди, а также качественного сварного соединения указанной прослойки с никелевым слоем биметаллического полостеобразующего элемента в виде трубы без нарушений герметичности свариваемых металлов, с полным исключением возможности появления в процессе сварки взрывом в зонах соединения металлических слоев хрупких интерметаллидных фаз, снижающих долговечность изделия при эксплуатации в условиях частых теплосмен, с повышенной жаростойкостью его наружной и внутренней поверхности в окислительных газовых средах до температуры 1000°C, что в 2 раза больше, чем у изделий по прототипу, с обеспечением при этом в 4-6,9 раз более низкого, в сравнении с прототипом, термического сопротивления его многослойной стенки при теплообмене нагретых газов, подаваемых во внутреннюю полость изделия, с окружающей средой.As a result, in one act of explosive action followed by annealing of the welded billet, a five-layer all-welded composite product is obtained with an internal cavity with axial symmetry, with heat-resistant coatings from intermetallic compounds of the aluminum-nickel system on its outer and inner surfaces, with a high-quality continuous weld of the nickel layer of the tubular bimetallic shell with a tubular intermediate layer of copper, as well as a high-quality welded joint of the specified layer with a nickel layer of bimetallic of a hollow cavity-forming element in the form of a pipe without violating the tightness of the metals being welded, with the complete exception of the possibility of the appearance of brittle intermetallic phases in the process of explosion of metal layers in the joints that reduce the durability of the product during operation under conditions of frequent heat exchange, with increased heat resistance of its external and internal surfaces in oxidizing gas environments to a temperature of 1000 ° C, which is 2 times more than that of the products of the prototype, while providing 4-6.9 times lower in comparison with the prototype, the thermal resistance of its multilayer wall during heat transfer of heated gases supplied to the internal cavity of the product, with the environment.

Пример 1 (см. также таблицу).Example 1 (see also table).

Биметаллический полостеобразующий элемент (БПЭ) в виде трубы изготавливают, например, с помощью сварки взрывом, с наружным диаметром D_б.н=88,2 мм, внутренним - D_б.в=80 мм, длиной 400 мм с наружным слоем толщиной δ₁=1,6 мм - из никеля марки НП1 (ГОСТ 623591), его коэффициент теплопроводности λ_Ni=92 Вт/(м⋅К). Его внутренний слой толщиной δ₂=2,5 мм изготавливают из алюминия АД1 (ГОСТ 21631-76).A bimetallic cavity-forming element (BPE) in the form of a pipe is made, for example, by explosion welding, with an outer diameter D _b.n = 88.2 mm, an inner diameter D _b.v = 80 mm, a length of 400 mm with an outer layer of thickness δ ₁ = 1.6 mm - from nickel grade NP1 (GOST 623591), its thermal conductivity coefficient λ _Ni = 92 W / (m⋅K). Its inner layer with a thickness of δ ₂ = 2.5 mm is made of aluminum AD1 (GOST 21631-76).

Центральный полостеобразующий элемент (ЦПЭ), удаляемый после сварки взрывом, изготавливают из стекла (ГОСТ 15130-79) с наружным диаметром D_ц.н=78 мм, что на 2 мм меньше внутреннего диаметра D_б.в биметаллического полостеобразующего элемента. Его внутренний диаметр D_ц.в=58 мм, толщина стенки δ_ц=10 мм. Заполняют его внутреннюю полость удаляемым после сварки взрывом водным наполнителем, а герметизацию осуществляют с помощью резиновых заглушек. Полученную при этом сборку №1 размещают соосно внутри БПЭ. Заполняют промежуток между внутренней поверхностью БПЭ и наружной поверхностью ЦПЭ водным наполнителем, герметизацию и соосность обеспечивают с помощью металлических втулок, покрытых герметиком. Полученную при этом сборку №2 располагают соосно внутри трубчатой биметаллической оболочки (ТБО), а в зазоре между ними соосно размещают трубчатую промежуточную прослойку (ТПП). Наружный диаметр ТБО D_о.н=114,6 мм, внутренний - D_о.в=106,4 мм, длина - 405 мм. Наружный слой ТБО толщиной δ₃=2,5 мм - из алюминия АД1, ее внутренний слой толщиной δ₄=1,6 мм - из никеля марки НП1. Трубчатую промежуточную прослойку (ТПП) изготавливают из меди M1 (ГОСТ 859-78), имеющей коэффициент теплопроводности λ_Cu=410 Вт/(м⋅К). Ее наружный диаметр D_п.н=105 мм, внутренний - D_п.в=97 мм, толщина стенки δ_п=4 мм, длина - 400 мм. Соосность ТБО, ТПП, а также сборки №2 обеспечивают с помощью металлических втулок, например из алюминия. При выбранных диаметрах ТБО, ТПП и БПЭ необходимый сварочный зазор между внутренней поверхностью ТБО и наружной поверхностью ТПП h₁=0,7 мм, а сварочный зазор между внутренней поверхностью ТПП и наружной поверхностью БПЭ h₂=4,4 мм. Устанавливают направляющий конус из стали Ст3, с углом при вершине 90°, на наружной поверхности ТБО размещают защитную прослойку из резины толщиной около 1 мм, защищающую наружную поверхность ТБО от повреждений продуктами детонации ВВ, а на ее поверхности располагают контейнер из электрокартона с основным кольцевым зарядом ВВ и расположенным над ним вспомогательным зарядом ВВ с повышенной скоростью детонации (аммонит 6ЖВ). Этот заряд способствует выравниванию фронта детонации в основном заряде ВВ. Размещают данную сборку на песчаном грунте и инициируют процесс детонации в зарядах ВВ с помощью электродетонатора.The central cavity-forming element (CPE), which is removed after explosion welding, is made of glass (GOST 15130-79) with an outer diameter of D _tsn = 78 mm, which is 2 mm less than the inner diameter of D _{b.v of the} bimetallic cavity-forming element. Its inner diameter D _c.v = 58 mm, wall thickness δ _c = 10 mm. Fill its internal cavity with a water filler removed by explosion after welding, and the sealing is carried out using rubber plugs. The resulting assembly No. 1 is placed coaxially inside the WPT. The gap between the inner surface of the WPT and the outer surface of the CPE is filled with a water filler, and sealing and alignment are ensured by metal bushings coated with sealant. Thus obtained assembly No. 2 is placed coaxially inside the tubular bimetallic shell (MSW), and a tubular intermediate layer (CCI) is coaxially placed in the gap between them. The outer diameter of solid waste D _o.n = 114.6 mm, the inner diameter D _o.v = 106.4 mm, length - 405 mm. The outer layer of solid waste with a thickness of δ ₃ = 2.5 mm is made of aluminum AD1, its inner layer with a thickness of δ ₄ = 1.6 mm is made of nickel grade NP1. The tubular intermediate layer (CCI) is made of M1 copper (GOST 859-78), having a thermal conductivity λ _Cu = 410 W / (m⋅K). Its outer diameter D _pn = 105 mm, internal - D _pv = 97 mm, wall thickness δ _p = 4 mm, length - 400 mm. The alignment of solid waste, CCI, as well as assembly No. 2 is provided using metal bushings, for example, from aluminum. With the selected diameters of solid waste, TPP and BPE, the required welding gap between the inner surface of the solid waste and the outer surface of the TPP is h ₁ = 0.7 mm, and the welding gap between the internal surface of the TPP and the external surface of the BPT is h ₂ = 4.4 mm. A guide cone is made of steel St3, with an angle at the apex of 90 °, a protective layer of rubber about 1 mm thick is placed on the outer surface of the MSW, which protects the outside surface of the MSW from damage by explosive detonation products, and a container of electric cardboard with the main ring charge is placed on its surface EXPLOSIVES and the auxiliary explosive charge located above it with an increased detonation velocity (6GV ammonite). This charge helps to equalize the detonation front in the main explosive charge. Place this assembly on sandy soil and initiate the detonation process in explosive charges using an electric detonator.

При осуществлении процесса сварки взрывом используют основной заряд ВВ, в качестве которого использовали смесь аммонита 6ЖВ с аммиачной селитрой в соотношении 1:4. Его наружный диаметр d_н=317 мм, внутренний - d_в=117 мм, толщина в районе расположения трубчатой оболочки - Т_вв=100 мм, плотность П_вв=0,97-0,98 г/см³, скорость детонации Д_вв=2150 м/с, общая длина - 500 мм вместе с вспомогательным зарядом ВВ, имеющим толщину 20 мм. При выбранных параметрах схемы сварки взрывом скорость соударения никелевого слоя ТБО с ТПП из меди оставляет V₁=330 м/с, а ТПП с никелевым слоем БПЭ V₂=320 м/с. Скорости соударения V₁ и V₂ определяются расчетным путем с помощью компьютерной технологии. Извлекают из внутренней полости сваренной заготовки материал раздробленного центрального полостеобразующего элемента. Водный наполнитель удаляется из полостей после взрывного нагружения самопроизвольно при разгрузке сжатой системы.When carrying out the explosion welding process, the main explosive charge is used, as a mixture of 6GV ammonite with ammonium nitrate in a ratio of 1: 4. Its outer diameter d _n = 317 mm, inner - d _a = 117 mm, the thickness in the area of the tubular sheath arrangement - T _cc = 100 mm, D = _cc density 0,97-0,98 g / cm ^3, the velocity of detonation D _cc = 2150 m / s, the total length is 500 mm together with an auxiliary explosive charge having a thickness of 20 mm. With the chosen parameters of the explosion welding scheme, the collision speed of the nickel layer of solid waste with TPP made of copper leaves V ₁ = 330 m / s, and the TPP with a nickel layer of WPT V ₂ = 320 m / s. Collision speeds V ₁ and V _{2 are} determined by calculation using computer technology. The material of the crushed central cavity-forming element is removed from the inner cavity of the welded billet. Water filler is removed from the cavities after explosive loading spontaneously during unloading of the compressed system.

После сварки взрывом полученную заготовку подвергают отжигу для образования сплошных интерметаллидных прослоек между слоями из алюминия и никеля, например, в электропечи при температуре t₁=600°С в течение τ₁=7 ч (первая стадия отжига), затем нагревают ее до температуры t₂=690°С, удаляют с ее внутренней поверхности расплавленный алюминий, например, металлической щеткой с электроприводом, выдерживают при этой температуре τ₂=1 ч для перехода остатков алюминия в интерметаллидные слои, с образованием при этом сплошного жаростойких покрытий из интерметаллидов системы алюминий-никель на наружной и внутренней поверхности заготовки (вторая стадия отжига). После охлаждения на воздухе удаляют механической обработкой торцевые части полученной заготовки с краевыми эффектами по 20 мм с каждой стороны.After explosion welding, the obtained preform is annealed to form continuous intermetallic interlayers between the layers of aluminum and nickel, for example, in an electric furnace at a temperature of t ₁ = 600 ° C for τ ₁ = 7 h (the first stage of annealing), then it is heated to a temperature t ₂ = 690 ° C, molten aluminum is removed from its inner surface, for example, with a metal brush with an electric drive, kept at this temperature τ ₂ = 1 h to transfer aluminum residues to intermetallic layers, with the formation of continuous heat-resistant coatings from and intermetallic compounds of the aluminum-nickel system on the outer and inner surface of the workpiece (second stage of annealing). After cooling in air, the end parts of the obtained workpiece with edge effects of 20 mm on each side are removed by machining.

В результате за один акт взрывного воздействия с последующим отжигом сваренной заготовки получают цельносварное композиционное пяти-слойное изделие (КИ) с центральной внутренней полостью цилиндрической формы, без нарушений осевой симметрии и герметичности металлических слоев, без появления в процессе сварки взрывом в зонах сварки металлических слоев хрупких интерметаллидных фаз и других дефектов, которые могли бы снизить долговечность изделия при эксплуатации в условиях частых теплосмен. Наружный диаметр полученного изделия - D_и.н=100,4 мм, внутренний - D_и.в =85 мм, толщина наружного жаростойкого покрытия из интерметаллидов системы алюминий-никель - δ_ин.н=0,07 мм, смежного с ним никелевого слоя - δ_Ni=l,75 мм, смежного с ним медного - δ_Cu=4,35 мм, смежного с ним никелевого - δ_Ni=1,6 мм, толщина внутреннего жаростойкого покрытия - δ_ин.в=0,07 мм, длина изделия- 360 мм.As a result, in one act of explosive action followed by annealing of the welded billet, an all-welded composite five-layer product (CI) with a central cylindrical internal cavity is obtained, without breaking axial symmetry and tightness of metal layers, without brittle metal layers appearing during explosion welding in welding zones intermetallic phases and other defects that could reduce the durability of the product during operation in conditions of frequent heat changes. The outer diameter of the obtained product is D _i.n. = 100.4 mm, the inner one is D _i.v = 85 mm, the thickness of the outer heat-resistant coating of intermetallic compounds of the aluminum-nickel system is δ _in.n = 0.07 mm, the nickel adjacent to it layer - δ _Ni = l, 75 mm, adjacent copper - δ _Cu = 4.35 mm, adjacent nickel - δ _Ni = 1.6 mm, the thickness of the internal heat-resistant coating - δ _in.in = 0.07 mm , product length - 360 mm.

Предельная рабочая температура наружной и внутренней поверхности такого изделия в окислительных газовых средах достигает 1000°С, что в 2 раза больше, чем у изделий, изготовленных по прототипу. Термическое сопротивление его пятислойной стенки (R_сум) при направлении теплопередачи поперек слоев, определяемое как сумма термических сопротивлений каждого из слоев (отношение толщины слоя к коэффициенту его теплопроводности), равно: R_сум=67,7⋅10^-6 К/(Вт/м), что в 4-4,6 раза меньше, чем у изделий, полученных по прототипу.The maximum working temperature of the outer and inner surfaces of such a product in oxidizing gas environments reaches 1000 ° C, which is 2 times higher than that of products made according to the prototype. The thermal resistance of its five-layer wall (R _sum ) in the direction of heat transfer across the layers, defined as the sum of the thermal resistances of each layer (the ratio of the layer thickness to its thermal conductivity), is equal to: R _sum = 67.7 × 10 ^-6 K / (W / m), which is 4-4.6 times less than that of products obtained by the prototype.

Пример 2 (см. также таблицу).Example 2 (see also table).

То же, что в примере 1, но внесены следующие изменения.The same as in example 1, but the following changes.

БПЭ в виде трубы изготавливают, с наружным диаметром D_б.н=96,8 мм, внутренним - D_б.в=90 мм, с наружным слоем толщиной δ₁=1,4 мм, с внутренним - δ₂=2 мм.WPT in the form of a pipe is made with an outer diameter of D _bn = 96.8 mm, an inner diameter of D _bv = 90 mm, with an outer layer of thickness δ ₁ = 1.4 mm, with an inner layer of δ ₂ = 2 mm.

ЦПЭ изготавливают с наружным диаметром D_ц.н=87 мм, что на 3 мм меньше внутреннего диаметра D_б.н биметаллического полостеобразующего элемента. Его внутренний диаметр D_ц.в=63 мм, толщина стенки δ_ц=12 мм.CPEs are made with an outer diameter D _b.n = 87 mm, which is 3 mm less than the inner diameter D _{b.n of a} bimetallic cavity forming element. Its inner diameter D _c.v = 63 mm, wall thickness δ _c = 12 mm.

ТБО изготавливают с наружным диаметром D_о.н=115,8 мм, внутренним - D_о.в=109 мм. Наружный слой ТБО выполняют толщиной δ₃=2 мм, у внутреннего слоя толщина δ₄=1,4 мм.MSW is made with an outer diameter of D _o.n = 115.8 mm, an internal one - D _o.v = 109 mm. The outer layer of solid waste is performed with a thickness of δ ₃ = 2 mm, the thickness of the inner layer is δ ₄ = 1.4 mm.

ТПП изготавливают с наружным диаметром D_п.н=107,8 мм, внутренним - D_п.в=101,8 мм, толщина ее стенки δ_п=3 мм.CCI is produced with an outer diameter D = 107.8 mm _bp, inner - D _ae = 101.8 mm, its wall thickness δ _n = 3 mm.

При выбранных диаметрах ТБО, ТПП и БПЭ необходимый сварочный зазор между внутренней поверхностью ТБО и наружной поверхностью ТПП h₁=0,6 мм, а сварочный зазор между внутренней поверхностью ТПП и наружной поверхностью БПЭ h₂=2,5 мм. При осуществлении процесса сварки взрывом в качестве основного заряда ВВ использовали смесь аммонита 6ЖВ с аммиачной селитрой в соотношении 1:3. Его наружный диаметр d_н=318 мм, внутренний - d_в=118 мм, толщина Т_вв=100 мм, плотность П_вв=0,96-0,97 г/см³, скорость детонации Д_вв=2420 м/с. При выбранных параметрах схемы сварки взрывом скорость соударения никелевого слоя ТБО с ТПП из меди оставляет V₁=380 м/с, а ТПП с никелевым слоем БПЭ V₂=350 м/с.With the selected diameters of solid waste, TPP and TPE, the required welding gap between the internal surface of the solid waste and the outer surface of the TPP h ₁ = 0.6 mm, and the welding gap between the internal surface of the TPP and the external surface of the TPT h ₂ = 2.5 mm. When carrying out the explosion welding process, a mixture of 6GV ammonite with ammonium nitrate in a ratio of 1: 3 was used as the main explosive charge. Its outer diameter d _n = 318 mm, inner - d _a = 118 mm, thickness T _cc = 100 mm, D = _cc density 0,96-0,97 g / cm ^3, the velocity of detonation D = 2420 _cc m / s. With the chosen parameters of the explosion welding scheme, the collision speed of the nickel layer of solid waste with TPP from copper leaves V ₁ = 380 m / s, and the TPP with a nickel layer of WPT V ₂ = 350 m / s.

Отжиг сваренной заготовки для образования сплошной интерметаллидной прослойки между слоями из алюминия и никеля проводят при температуре t₁=615°С в течение τ₁=3,5 ч, затем нагревают ее до температуры t₂=700°С и выдерживают при этой температуре после удаления избыточного алюминия в течение τ₂=0,6 ч.Annealing the welded billet to form a continuous intermetallic layer between the layers of aluminum and nickel is carried out at a temperature of t ₁ = 615 ° C for τ ₁ = 3.5 h, then it is heated to a temperature of t ₂ = 700 ° C and kept at this temperature after removal of excess aluminum for τ ₂ = 0.6 hours

Результаты те же, что в примере 1, но получают цельносварное композиционное изделие с наружным диаметром - D_и.н=106 мм, внутренним - D_и.в=94 мм, толщина наружного жаростойкого покрытия- δ_ин.н=0,06 мм, смежного с ним никелевого слоя - δ_Ni.тбо=1,5 мм, смежного с ним медного - δ_Cu=3,1 мм, смежного с ним никелевого - δ_Ni..бпэ=1,4 мм, толщина внутреннего жаростойкого покрытия- δ_ин.в=0,06 мм, длина изделия - 360 мм. Термическое сопротивление его пятислойной стенки R_сум=55⋅10^-6 К/(Вт/м²), что в 5-5,7 раза меньше, чем у изделий, полученных по прототипу.The results are the same as in example 1, but they receive an all-welded composite product with an outer diameter of D _i.n = 106 mm, an internal one of D _i.v = 94 mm, the thickness of the outer heat-resistant coating is δ _in.n = 0.06 mm adjacent nickel layer - δ _Ni.tbo = 1.5 mm, adjacent copper - δ _Cu = 3.1 mm, adjacent nickel - δ _Ni..bpe = 1.4 mm, the thickness of the internal heat-resistant coating - δ _in.in = 0.06 mm, product length - 360 mm. The thermal resistance of its five-layer wall R _sum = 55⋅10 ^-6 K / (W / m ² ), which is 5-5.7 times less than that of products obtained by the prototype.

Пример 3 (см. также таблицу).Example 3 (see also table).

То же, что в примере 1, но внесены следующие изменения.The same as in example 1, but the following changes.

БПЭ в виде трубы изготавливают, с наружным диаметром D_б.н=105,4 мм, внутренним - D_б.в=100 мм, с наружным слоем толщиной δ₁=1,2 мм, с внутренним - δ₂=1,5 мм.WPT in the form of a pipe is made with an outer diameter of D _bn = 105.4 mm, an inner diameter of D _bv = 100 mm, with an outer layer of thickness δ ₁ = 1.2 mm, with an inner layer of δ ₂ = 1.5 mm

ЦПЭ изготавливают с наружным диаметром D_ц.н=96 мм, что на 4 мм меньше внутреннего диаметра D_б.в биметаллического полостеобразующего элемента. Его внутренний диаметр D_ц.в=66 мм, толщина стенки δ_ц=15 мм.CPEs are made with an outer diameter of D _tsn = 96 mm, which is 4 mm less than the inner diameter of D _{b in a} bimetallic cavity forming element. Its internal diameter D _c.v = 66 mm, wall thickness δ _c = 15 mm.

ТБО изготавливают с наружным диаметром D_о.н=117,8 мм, внутренним - D_о.в=112,4 мм. Наружный слой ТБО выполняют толщиной δ₃=1,5 мм, у внутреннего слоя толщина δ₄=1,2 мм.MSW is made with an outer diameter of D _o.n = 117.8 mm, an internal one - D _o.v = 112.4 mm. The outer layer of solid waste is performed with a thickness of δ ₃ = 1.5 mm, the inner layer has a thickness of δ ₄ = 1.2 mm.

ТПП изготавливают с наружным диаметром D_п.н=111,6 мм, внутренним - D_п.в=107,6 мм, толщина ее стенки δ_п=2 мм.CCIs are made with an outer diameter of D _pn = 111.6 mm, an internal one - D _pv = 107.6 mm, and its wall thickness is δ _p = 2 mm.

При выбранных диаметрах ТБО, ТПП и БПЭ необходимый сварочный зазор между внутренней поверхностью ТБО и наружной поверхностью ТПП h₁=0,4 мм, а сварочный зазор между внутренней поверхностью ТПП и наружной поверхностью БПЭ h₂=1,1 мм. При осуществлении процесса сварки взрывом в качестве основного заряда ВВ использовали смесь аммонита 6ЖВ с аммиачной селитрой в соотношении 1:2. Его наружный диаметр d_н=320 мм, внутренний - d_в=120 мм, толщина Т_вв=100 мм, плотность П_вв=0,92-0,95 г/см³, скорость детонации Д_вв=2900 м/с. При выбранных параметрах схемы сварки взрывом скорость соударения никелевого слоя ТБО с ТПП из меди оставляет V₁=420 м/с, а ТПП с никелевым слоем БПЭ V₂=380 м/с.With the selected diameters of solid waste, TPP and TPE, the necessary welding gap between the internal surface of the solid waste and the outer surface of the TPP h ₁ = 0.4 mm, and the welding gap between the internal surface of the TPP and the external surface of the TPT h ₂ = 1.1 mm. When carrying out the explosion welding process, a mixture of 6GV ammonite with ammonium nitrate in a ratio of 1: 2 was used as the main explosive charge. Its outer diameter d _n = 320 mm, inner - d _a = 120 mm, thickness T _cc = 100 mm, a density P _cc = 0,92-0,95 g / cm ³ _cc detonation velocity D = 2900 m / s. With the selected parameters of the explosion welding scheme, the collision speed of the nickel layer of solid waste with TPP from copper leaves V ₁ = 420 m / s, and the TPP with a nickel layer of WPT V ₂ = 380 m / s.

Отжиг сваренной заготовки для образования сплошной интерметаллидной прослойки между слоями из алюминия и никеля проводят при температуре t₁=630°C в течение τ₁=1,5 ч, затем нагревают ее до температуры t₂=710°C и выдерживают при этой температуре после удаления избыточного алюминия в течение τ₂=0,3 ч.Annealing the welded billet to form a continuous intermetallic layer between the aluminum and nickel layers is carried out at a temperature of t ₁ = 630 ° C for τ ₁ = 1.5 h, then it is heated to a temperature of t ₂ = 710 ° C and kept at this temperature after removal of excess aluminum for τ ₂ = 0.3 hours

Результаты те же, что в примере 1, но получают цельносварное композиционное изделие с наружным диаметром - D_и.н=112 мм, внутренним - D_и.в=103 мм, толщина наружного жаростойкого покрытия- δ_ин.н=0,05 мм, смежного с ним никелевого слоя - δ_Ni.тбо=1,25 мм, смежного с ним медного - δ_Cu=2,05 мм, смежного с ним никелевого - δ_Ni.бпэ=1,2 мм, толщина внутреннего жаростойкого покрытия- δ_ин.в=0,05 мм, длина изделия- 360 мм. Термическое сопротивление его пятислойной стенки R_сум=45⋅10^-6 К/(Вт/м²), что в 6-6,9 раза меньше, чем у изделий, полученных по прототипу.The results are the same as in example 1, but they receive an all-welded composite product with an outer diameter of D _i.n = 112 mm, an internal one of D _i.v = 103 mm, the thickness of the outer heat-resistant coating is δ _in.n = 0.05 mm the adjacent nickel layer - δ _Ni.tbo = 1.25 mm, the adjacent copper layer - δ _Cu = 2.05 mm, the adjacent nickel _layer - δ _Ni.be = 1.2 mm, the thickness of the internal heat-resistant coating is δ _in.in = 0.05 mm, _product length 360 mm. The thermal resistance of its five-layer wall R _sum = 45⋅10 ^-6 K / (W / m ² ), which is 6-6.9 times less than that of products obtained by the prototype.

По прототипу (см. таблицу, пример 4) получают цельносварные изделия с центральной внутренней полостью цилиндрической формы и с двенадцатью полостями, имеющими в поперечных сечениях форму криволинейного четырехугольника. Их наружная оболочка выполнена из коррозионно-стойкого металла с пониженной теплопроводностью - титана ВТ 1-00, промежуточная прослойка - из стали 12Х18Н10Т, а полостеобразующие элементы - из меди M1. Между титановым и стальным слоями располагается теплозащитная интерметаллидная прослойка из стали и титана толщиной 0,07-0,08 мм (70-80 мкм). Предельная рабочая температура наружной и внутренней поверхности изделий по прототипу в окислительных газовых средах не превышает 500°C, что в 2 раза меньше, чем у изделий по предлагаемому способу. Термическое сопротивление четырехслойной стенки из меди, стали, интерметаллидного слоя и титана у каждого такого изделия при направлении теплопередачи поперек слоев R_сум=(272,4-312,5)⋅10^-6 К/(Вт/м²), что в 4-6,9 раз больше, чем у изделии, изготовленных по предлагаемому способу. В условиях частых теплосмен (термоциклирования) в зоне расположения интерметаллидной прослойки между титаном и сталью возможно образование трещин, приводящих к невозможности дальнейшего использования таких изделий в аппаратуре ответственного назначения.According to the prototype (see table, example 4) receive all-welded products with a Central inner cavity of cylindrical shape and with twelve cavities having a cross-sectional shape of a curved quadrangle. Their outer shell is made of corrosion-resistant metal with reduced thermal conductivity - titanium VT 1-00, the intermediate layer is made of steel 12X18H10T, and the cavity forming elements are made of copper M1. Between the titanium and steel layers there is a heat-protective intermetallic layer of steel and titanium with a thickness of 0.07-0.08 mm (70-80 microns). The maximum operating temperature of the outer and inner surfaces of the products of the prototype in oxidizing gas environments does not exceed 500 ° C, which is 2 times less than that of products by the proposed method. The thermal resistance of the four-layer wall of copper, steel, intermetallic layer and titanium for each such product with a heat transfer direction across the layers R _sum = (272.4-312.5) ⋅10 ^-6 K / (W / m ² ), which is 4 -6.9 times more than the product made by the proposed method. Under conditions of frequent heat exchange (thermal cycling) in the zone of location of the intermetallic layer between titanium and steel, cracking is possible, which makes it impossible to further use such products in critical equipment.

Claims (1)

Способ получения композиционного изделия с внутренней полостью сваркой взрывом, включающий использование удаляемого после сварки взрывом центрального полостеобразующего элемента из стекла с водным наполнителем в его внутренней полости, трубчатой оболочки и трубчатой промежуточной прослойки, при этом на наружной поверхности трубчатой оболочки располагают кольцевой заряд взрывчатого вещества (ВВ) и инициируют процесс детонации ВВ с помощью электродетонатора, после чего проводят отжиг полученной заготовки для формирования интерметаллидной прослойки, отличающийся тем, что центральный полостеобразующий элемент из стекла размещают соосно внутри биметаллического полостеобразующего элемента в виде трубы с наружным слоем из никеля толщиной 1,2-1,6 мм и внутренним слоем из алюминия толщиной 1,5-2,5 мм, при этом используют центральный полостеобразующий элемент из стекла с толщиной стенки 10-15 мм и с наружным диаметром, меньшим на 2-4 мм внутреннего диаметра биметаллического полостеобразующего элемента, затем заполняют промежуток между ними водным наполнителем, а после герметизации полученной сборки располагают ее соосно внутри трубчатой биметаллической оболочки, выполненной с наружным слоем из алюминия толщиной 1,5-2,5 мм и внутренним слоем из никеля толщиной 1,2-1,6 мм, затем в зазоре между ними соосно размещают трубчатую промежуточную прослойку из меди с толщиной стенки 2-4 мм, а сварку взрывом ведут при скорости детонации ВВ 2150-2900 м/с, причем толщину заряда ВВ и сварочные зазоры между свариваемыми металлическими слоями выбирают из условия получения скорости соударения никелевого слоя трубчатой биметаллической оболочки с трубчатой промежуточной прослойкой из меди в пределах 330-420 м/с и скорости соударения трубчатой промежуточной прослойки с никелевым слоем биметаллического трубчатого полостеобразующего элемента в пределах 320-380 м/с, а после сварки взрывом полученную заготовку подвергают отжигу для образования сплошных интерметаллидных прослоек между слоями из никеля и алюминия при температуре 600-630°C в течение 1,5-7 ч, затем нагревают ее до температуры 690-710°C, удаляют с ее наружной и внутренней поверхности расплавленный алюминий и выдерживают при этой температуре 0,3-1 ч с образованием сплошных жаростойких покрытий на наружной и внутренней поверхности полученного композиционного изделия с внутренней полостью, после чего производят его охлаждение на воздухе.A method of producing a composite product with an internal cavity by explosion welding, comprising the use of a central cavity-forming element made of glass with water-filled in its internal cavity, a tubular shell and a tubular intermediate layer, which is removed after explosion welding, and an explosive charge is placed on the outer surface of the tubular shell (BB ) and initiate the process of detonation of explosives using an electric detonator, and then conduct the annealing of the resulting workpiece to form an intermet an ice layer, characterized in that the central cavity-forming element of glass is placed coaxially inside the bimetallic cavity-forming element in the form of a pipe with an outer layer of nickel with a thickness of 1.2-1.6 mm and an inner layer of aluminum with a thickness of 1.5-2.5 mm, using a central cavity-forming element of glass with a wall thickness of 10-15 mm and with an outer diameter less than 2-4 mm of the inner diameter of the bimetallic cavity-forming element, then fill the gap between them with an aqueous filler, and after sealing The assemblages of the assembly obtained place it coaxially inside the tubular bimetallic shell made with an outer layer of aluminum with a thickness of 1.5-2.5 mm and an inner layer of nickel with a thickness of 1.2-1.6 mm, then in the gap between them coaxially place a tubular intermediate a copper interlayer with a wall thickness of 2-4 mm, and explosion welding is carried out at a detonation speed of EXPLOSION 2150-2900 m / s, and the explosive charge thickness and welding gaps between the welded metal layers are selected from the condition for obtaining the collision speed of the nickel layer of tubular bimetallic bolts with a tubular intermediate layer of copper within 330-420 m / s and a collision velocity of the tubular intermediate layer with a nickel layer of a bimetallic tubular cavity-forming element in the range of 320-380 m / s, and after explosion welding the preform is annealed to form continuous intermetallic layers between the layers of nickel and aluminum at a temperature of 600-630 ° C for 1.5-7 hours, then it is heated to a temperature of 690-710 ° C, molten aluminum is removed from its outer and inner surface and maintained at at a temperature of 0.3-1 h with the formation of continuous heat-resistant coatings on the outer and inner surfaces of the obtained composite product with an internal cavity, after which it is cooled in air.

Images