DE1527577C3 - Process for the production of multilayer bodies by explosive plating - Google Patents

Process for the production of multilayer bodies by explosive plating

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DE1527577C3
DE1527577C3 DE19631527577 DE1527577A DE1527577C3 DE 1527577 C3 DE1527577 C3 DE 1527577C3 DE 19631527577 DE19631527577 DE 19631527577 DE 1527577 A DE1527577 A DE 1527577A DE 1527577 C3 DE1527577 C3 DE 1527577C3
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Bruno Wenonah N.J. Chudzik (V.St.A.)
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/06Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of high energy impulses, e.g. magnetic energy
    • B23K20/08Explosive welding

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Description

3535

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer im wesentlichen kontinuierlichen metallurgischen Verbindung zwischen zwei Metallplatten mit Hilfe von Sprengkraft, indem die beiden Platten mit einem Winkel von 1 bis 60° zueinander angestellt, auf mindestens einer der Metallplatten eine Schicht eines detonierenden Sprengstoffs aufgebracht und diese dann gezündet wird.The invention relates to a method for producing a substantially continuous metallurgical Connection between two metal plates with the help of explosive force by connecting the two plates with a Angle of 1 to 60 ° to each other made, on at least one of the metal plates a layer of one detonating explosive is applied and this is then detonated.

Der belgischen Patentschrift 599 918 ist ein Verfahren zum Verbinden von Metallschichten, insbesondere Platten, mit Hilfe von Sprengkraft durch Bildung einer im wesentlichen kontinuierlichen metallurgischen Bindung zu entnehmen. Die beiden Metallteile werden zu Anfang im wesentlichen parallel zueinander, jedoch im Abstand voneinander angeordnet, eine Sprengstoffschicht auf zumindest einer Außenfläche der Metallpartner aufgelegt und diese dann an einem Punkt oder über eine Kante gezündet.Belgian patent 599 918 is a method for joining metal layers, especially plates, with the help of explosive force through formation a substantially continuous metallurgical bond. The two metal parts will be at the beginning essentially parallel to one another, but arranged at a distance from one another, an explosive layer placed on at least one outer surface of the metal partner and then on one Point or ignited over an edge.

Auf diese Weise schreitet die Detonation allmählich über die ganze Schicht vor, wodurch die Metallteile fortlaufend zum Aufschlag aufeinander über den Abstand hinweg gebracht werden, wodurch sich die angestrebte im wesentlichen ununterbrochene metal I urgische Bindung ausbilden kann. Als Sprengmittel soll ein solches angewandt werden, dessen Detonationsgeschwindigkeit nicht mehr als 120% der Schallgeschwindigkeit, vorzugsweise weniger als die Schallgeschwindigkeit des Metalls in dem System mit der höchsten Schallgeschwindigkeit, beträgt.In this way, the detonation progresses gradually over the whole layer, removing the metal parts are continuously brought to impact each other over the distance, whereby the desired can form a substantially uninterrupted metallic bond. As an explosive device a speed of detonation not exceeding 120% of the speed of sound, preferably less than the speed of sound of the metal in the system with the highest speed of sound.

In »Journal of Applied Physics«, Bd. 24, März 1953, S. 349 bis 359, wird eine Theorie über das Fließverhalten im Kollisionsbereich bei der Sprengplattierung für strahllose Fälle auf Grund der dynamischen Verhältnisse eines kompressiblen fließfähigen Mediums aufgestellt. Es wird der kritische Kollisionswinkel als Funktion der Materialgeschwindigkeiten und der Materialeigenschaften aus der Zustandsgieichung ermittelt, über dem auf Grund der Kollision sich ein Strahl bilden sollte. Einige experimentelle Versuche zwischen Metallplatten, die mit hoher Sprengladung aufeinander getrieben wurden, ergaben ausreichend gute Übereinstimmung mit der dort entwickelten Theorie. Bei dieser ganzen Abhandlung handelt es sich um rein theoretische Überlegungen, denen keine Hinweise auf die Möglichkeit der Verbindung massiver Gegenstände durch Sprengkraft entnommen werden können.In "Journal of Applied Physics", Vol. 24, March 1953, pp. 349 to 359, a theory about the flow behavior in the collision area with explosive cladding for radiationless cases due to the dynamic Established conditions of a compressible flowable medium. The critical collision angle is used as the Function of the material speeds and the material properties determined from the state equation, over which a beam should form due to the collision. Some experimental attempts between metal plates that were driven together with a high explosive charge yielded sufficient good agreement with the theory developed there. This whole treatise is what it is purely theoretical considerations, which do not indicate the possibility of the connection massive Objects can be removed by explosive force.

Es wurde bereits die Möglichkeit der Anordnung der zu verbindenden Metallplatten in einem Winkel untersucht. Die scheinbaren Vorteile einer Winkelanordnung gegenüber der parallelen Anordnung, wie sie in obiger belgischen Patentschrift 599 918 beschrieben ist, ist die größere Variierbarkeit des Sprengmittels. Die Winkelanordnung gestattet die Anwendung von Sprengmitteln höherer Detonationsgeschwindigkeit gegenüber der parallelen Anordnung. Es sollten die üblichen Sprengmittel für Winkelanstellung brauchbar sein, wohingegen für parallele Anordnung spezielle Sprengmittel entwickelt werden mußten, die eine sichere Detonation bei niedereren Geschwindigkeiten gewährleisten, wie sie bei der parallelen Anordnung gefordert werden. Derartige Untersuchungen mit Winkelanstellung sind der »Dissertation von Z a b e 1 k a«, Explosive Welding of Metals, University of California, Los Angeles, USA, 1960, zu entnehmen. Zabelka kommt zu dem Schluß, daß eine Sprengplattierung nur zu reproduzierbaren Ergebnissen führt, wenn bestimmte Bedingungen hinsichtlich Aufschlaggeschwindigkeit und Aufschlagwinkel eingehalten werden. Der untere kritische Aufschlagwinkel war in guter Übereinstimmung mit einem theoretischen niederen kritischen Strahlwinkel, so daß Zabelka zu der Ansicht kam, daß die Sprengplattierung das Ergebnis einer Kollision unter Strahlbildung ist. Weder Zabelka noch sonst wer hat zu dieser Zeit jedoch die für die Praxis notwendigen Parameter für eine einwandfreie Verbindung aufgestellt. Hingegen haben einige ältere Bearbeiter Wege in anderer Richtung beschriften.There was already the possibility of arranging the metal plates to be connected at an angle examined. The apparent advantages of an angular arrangement over parallel arrangement, such as it is described in Belgian patent 599,918 above is the greater variability of the disintegrant. The angular arrangement allows the application of explosives with higher detonation speed compared to the parallel arrangement. The usual explosives should be usable for angular positions, whereas for parallel ones Arrangement special explosives had to be developed, which a safe detonation with lower ones Ensure speeds as required in the parallel arrangement. Such Investigations with angular adjustment are the "Dissertation of Z a b e 1 k a", Explosive Welding of Metals, University of California, Los Angeles, USA, 1960. Zabelka concludes that Explosion plating only leads to reproducible results if certain conditions are met The speed and angle of the service are adhered to. The lower critical one Impact angle was in good agreement with a theoretical lower critical jet angle, so that Zabelka concluded that the explosive plating was the result of a collision Is jet formation. Neither Zabelka nor anyone else at that time had the necessary for the practice Parameters set up for a perfect connection. However, some have older editors Label paths in the other direction.

Aufgabe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist nun die Lösung des Problems der Feststellung von Faktoren und Parametern, deren Einhaltung kritisch ist für eine sichere Verbindung der beiden Metallteile, wenn von einer Winkelanordnung ausgegangen wird.The object of the method according to the invention is now to solve the problem of determining Factors and parameters, compliance with which is critical for a secure connection of the two metal parts, if an angular arrangement is assumed.

Das erfindungsgemäße Verfahren geht aus von dem obenerwähnten Sprengplattierungsverfahren und ist nun dadurch gekennzeichnet, daß man eine Sprengstoffschicht mit einem solchen Sprengstoffgewicht je Flächeneinheit anwendet, daß bei der Detonation der Kollisionsdruck P die Elastizitätsgrenze des Metalls mit der niedersten Elastizitätsgrenze in dem System übersteigt und daß bei Zündung des Sprengstoffes mindestens eines der Verhältnisse Kollisionsgeschwindigkeit zu Schallgeschwindigkeit in den Metallschichten Vc : C < 1,2 ist mit der Maßgabe, daß — wenn das Verhältnis jeder Kollisionsgeschwindigkeit zu der Schallgeschwindigkeit der entsprechenden Metallschicht 1 < Vc : C < 1,2 ist, so daß nach den Gesetzen der Strömungslehre schräge Stoßwellen auftreten, dieThe method according to the invention is based on the above-mentioned explosive plating process and is now characterized in that an explosive layer is used with such an explosive weight per unit area that upon detonation the collision pressure P exceeds the elastic limit of the metal with the lowest elastic limit in the system and that upon ignition of the explosive at least one of the ratios of the collision speed to the speed of sound in the metal layers is V c : C <1.2 with the proviso that - if the ratio of each collision speed to the sound speed of the corresponding metal layer is 1 < V c : C <1.2, so that oblique shock waves occur according to the laws of fluid mechanics, the

eine Strömungsablenkung bewirken, welche sich in den Platten als Abbiegung mit den Winkeln ^1, <p2 äußert — der Kollisionswinkel Ψ zwischen den beiden Metallteilen im Kollisionsbereich den Maximalwert Φ der gesamten Abbiegung (0t + Φ2) infolge der schrägen Schockwellen überschreitet.cause a flow deflection, which manifests itself in the plates as a bend with the angles ^ 1 , <p 2 - the collision angle Ψ between the two metal parts in the collision area exceeds the maximum value Φ of the entire bend (0 t + Φ 2 ) as a result of the oblique shock waves.

An Hand der Figuren wird die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the figures.

F i g. 1 ist ein Querschnitt einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei eine Schicht eines detonierenden Sprengstoffs auf der äußeren Fläche einer der beiden Metallschichten angeordnet ist.F i g. 1 is a cross-section of an arrangement for carrying out the method according to the invention, wherein a layer of detonating explosive is on the outer surface of one of the two metal layers is arranged.

F i g. 2 ist ein Querschnitt einer anderen Anordnung. F i g. Figure 2 is a cross section of another arrangement.

F i g. 3 ist ein Querschnitt einer Anordnung während der Detonation der Sprengstoffschicht an den Außenflächen der beiden Metallschichten.F i g. Figure 3 is a cross-section of an arrangement during detonation of the explosive layer at the External surfaces of the two metal layers.

F i g. 4A bis 4 E sind Draufsichten von Anordnungen, wobei jeweils eine Sprengstoffschicht an einem einzigen Punkt (Fig. 4C, 4 D, 4E) bzw. entlang einer Linie (Fig. 4A, 4 B) der Sprengstoffschicht gezündet wird.F i g. 4A through 4E are top plan views of assemblies, each with a layer of explosives on one detonated single point (Fig. 4C, 4 D, 4E) or along a line (Fig. 4A, 4 B) of the explosive layer will.

F i g. 5 und 6 sind schematische Darstellungen der Form und Anordnung der Bestandteile beim Sprengplattieren sowie der Kraftrichtungen oder -vektoren bei Anwendung von einer (Fig. 5) bzw. zwei (Fig. 6) Sprengstoffschichten.F i g. 5 and 6 are schematic representations of the shape and arrangement of the components in explosive cladding as well as the force directions or vectors when using one (Fig. 5) or two (Fig. 6) Layers of explosives.

F i g. 1 zeigt die Metallschicht 1 in Verbindungsanordnung mit der Metallschicht 2, welche auf einem Träger 3 — z. B. aus Metall, Holz oder Gips — ruht, während der Winkel <5 zwischen den Metallschichteri 1 und 2 mittels eines Abstandshalters 4 gehalten wird. Die Schicht eines detonierenden Sprengstoffs 5 ist mit dem Zünder 6 über Stromzuleitungen 7 zu einer Stromquelle auf der äußeren Fläche der Metallschicht 1 angeordnet.F i g. 1 shows the metal layer 1 in connection arrangement with the metal layer 2, which is on a Carrier 3 - e.g. B. made of metal, wood or plaster - rests while the angle <5 is held between the Metallschichteri 1 and 2 by means of a spacer 4. The layer of a detonating explosive 5 is connected to the detonator 6 via power supply lines 7 to one Power source arranged on the outer surface of the metal layer 1.

F i g. 2 zeigt die Metallschichten 1 und 2 auf dem Träger 3. Eine Sprengstoffschicht 5 mit Zündschnur 8 ist an jeder äußeren Fläche der Metallschichten angeordnet, und die Zündschnüre 8 sind mit dem Zünder 6 über Stromzuleitungen 7 verbunden.F i g. 2 shows the metal layers 1 and 2 on the carrier 3. An explosive layer 5 with detonating cord 8 is arranged on each outer surface of the metal layers, and the detonators 8 are connected to the detonator 6 Connected via power lines 7.

Die Sprengstoffschichten können auf jede übliche Weise gezündet werden, z. B. mit einer Zündkapsel, einem Zünddraht, Zündschnur, Linienwellengenerator, Flächenwellengenerator oder einer geeigneten Kombination. Der Zündpunkt einer oder beider Schichten kann an einem Punkt, z. B. an einem Punkt einer Kante, einem Eck oder in der Mitte der Schicht, oder entlang einer Linie, wie einer Schichtkante, oder gleichzeitig über die ganze Schichtfläche erfolgen. Werden mehr als eine Sprengstoffschicht angewandt, sollen beide Schichten gleichzeitig an entsprechenden Punkten der beiden Schichten so gezündet werden, daß die Detonationsfortpflanzung in beiden Schichten im wesentlichen dieselbe ist.The explosive layers can be detonated in any conventional manner, e.g. B. with a primer, a fuse wire, fuse, line wave generator, surface wave generator or a suitable one Combination. The ignition point of one or both layers can be at one point, e.g. B. at one point an edge, a corner or in the middle of the layer, or along a line, such as a layer edge, or take place simultaneously over the entire layer surface. If more than one layer of explosives is used, should both layers be ignited at the same time at corresponding points of the two layers in such a way that that the detonation propagation is essentially the same in both layers.

Es erscheint zweckmäßig, den Mechanismus der Bindungsbildung so weit zu erläutern, daß das erfindungsgemäße Verfahren besser verständlich wird.It seems appropriate to explain the mechanism of bond formation so far that the invention Process becomes easier to understand.

Es kann angenommen werden, daß die Bildung einer kontinuierlichen metallurgischen Bindung zwischen den zugekehrten Flächen von zwei Metallschichten oder -platten abhängig ist von dem »Strahl«- Phänomen, welches in Fig. 3 für eine Anordnung nach F i g. 2 schematisch angedeutet ist. Werden die Sprengstoffschichten 5 gezündet und entwickeln sich die gasförmigen Detonationsprodukte 9, so entsteht durch die Detonation ein Druck, der die beiden Metallplatten gegeneinander treibt. Wenn die Metallplatten in einem geeigneten Winkel aufeinandertreffen und der Kollisionsbereich über die Metallplatten mit geeigneter Geschwindigkeit fortschreitet, so wird der bei der Kollision auftretende Druck etwas über den Kollisionsbereich hinaus wirksam und wirft die Oberflächenschichten der gegenüberstehenden Metallplatten mit hoher Geschwindigkeit aus dem Koilisionsbereich nach vorn, d. h. erzeugt einen Strahl 10. Die Entfernung der oberflächlichen Oxide und anderer Verunreinigungen durch den Strahl gestattet eine innige Berührung des darunterliegenden »reinen« Metalls der beiden gegenüberstehenden Platten und damit die Bildung einer ununterbrochenen metallurgischen Verbindung 11 an der gemeinsamen Zwischenfläche der beiden Platten. In manchen Fällen entweicht der Strahl vollständig und entfernt zwischen den beiden Platten die oberflächlichen Oxide und andere Verunreinigungen aus dem zu verbindenden System. In anderen Fällen wird zwischen den zwei Platten das abgestrahlte Material eingeschlossen. In diesem Fall führt die hohe kinetische Energie des Strahls zum Schmelzen der benachbarten reinen Flächen der Metallplatten, und die Schmelze erstarrt sehr rasch unter Zurücklassung einer Verbindungszone, die durch die Anwesenheit einer homogenen Mischung der Metalle der beiden gegenüberstehenden Platten charakterisiert ist, wobei die Verbindungszone die Oberflächenverunreinigungen in dispersem Zustand enthält, so daß sie die Verbindung nicht behindern. Die Verbindungszone kann aus einer gleichmäßigen Schicht der homogenen Mischung der Metalle der beiden gegenüberstehenden Platten bestehen. Wenn der eingeschlossene Strahl, der der Kollisionszone voranschreitet, schwingt, enthält die Verbindungszone nur getrennte Nester der Mischung in mehr oder weniger regelmäßigen Abständen über die Zwischenfläche der Platten. Auf jeden Fall wird eine fehlerfreie, im wesentlichen kontinuierliche, metallurgische Bindung erhalten.It can be assumed that the formation of a continuous metallurgical bond between the facing surfaces of two metal layers or plates depends on the "beam" - Phenomenon which is shown in FIG. 3 for an arrangement according to FIG. 2 is indicated schematically. Will the Explosive layers 5 are ignited and the gaseous detonation products 9 develop the detonation creates a pressure that drives the two metal plates against each other. When the metal plates meet at a suitable angle and the collision area progresses over the metal plates at a suitable speed, so the pressure occurring during the collision becomes effective somewhat beyond the collision area and throws the surface layers of the opposing metal plates at high speed from the collision area to the front, d. H. creates a ray 10. Removal of the superficial Oxides and other contaminants from the jet allow intimate contact with the one below "Pure" metal of the two opposing plates and thus the formation of one uninterrupted metallurgical connection 11 at the common interface of the two plates. In some cases the jet escapes completely, removing the superficial ones between the two plates Oxides and other impurities from the system to be connected. In other cases it will the blasted material enclosed between the two plates. In this case, the high kinetic leads Energy of the beam to melt the adjacent clean surfaces of the metal plates, and the melt solidifies very quickly, leaving behind a connecting zone, which is due to the presence of a homogeneous Mixture of the metals of the two opposing plates is characterized, the connection zone which contains surface contaminants in a disperse state, making them the compound do not hinder. The connecting zone can consist of a uniform layer of the homogeneous mixture of the metals of the two opposing plates. If the included ray that the As the collision zone advances, vibrates, the connecting zone contains only separate nests of the mixture at more or less regular intervals across the intermediate surface of the plates. In any case it will be a flawless, substantially continuous, metallurgical bond obtained.

Der geeignete Kollisionswinkel und die Kollisionsgeschwindigkeit für die Bildung eines Strahls variiert von System zu System, kann jedoch für ein gegebenes System bestimmt und die Verfahrensbedingungen so gewählt werden, daß die Kollision von zwei gegebenen Metallplatten unter dem erforderlichen Winkel mit der nötigen Geschwindigkeit gewährleistet ist.The appropriate collision angle and collision speed for the formation of a beam will vary from system to system, but may be determined for a given system and so may the process conditions be chosen that the collision of two given metal plates at the required angle with the necessary speed is guaranteed.

Es erscheint zweckmäßig, die benutzten Begriffe, Bezeichnungen und Abkürzungen vorerst zu definieren, wie in F i g. 4 bis 6 dargestellt. ■ ,·'.''·It seems appropriate to define the terms, designations and abbreviations used first, as in Fig. 4 to 6 shown. ■, · '.' '·

1. Metallplatte.1. Metal plate.

2. Metallplatte.2. Metal plate.

Schallgeschwindigkeit in P1 bzw. P 2.
Detonationsgeschwindigkeit des Sprengmittels.
Speed of sound in P1 or P 2.
Detonation speed of the explosive.

Kollisionsgeschwindigkeit zu P1 bzw. P 2. Aufschlaggeschwindigkeit von P1 bzw. P2.Collision speed for P1 or P 2. Impact speed of P1 or P2.

Vp1 + Vp2 (Relative Plattengeschwindigkeit). Vp 1 + Vp 2 (relative disk speed).

Aufschlagwinkel von Pl auf P 2
(Kollisionswinkel).
Anfangswinkel zwischen P1 und P 2
(gemessen in der Ebene senkrecht zu der gedachten Schnittlinie AB).
Winkel zwischen Kollisionsebene und Anfangsebene von Pl bzw. P 2.
Impact angle from Pl to P 2
(Collision angle).
Starting angle between P1 and P 2
(measured in the plane perpendicular to the imaginary cutting line AB).
Angle between the collision plane and the starting plane of Pl or P 2.

Cl,
55
Cl,
55
6060 Pl
P2
C2
D
Pl
P2
C2
D.
VcuVcu
Vpi,Vpi,
Vc2Vc2
Vp2 Vp 2
VpVp ψψ öö

Φι, ΦιΦι, Φι

X1, X2 X 1 , X 2

Vi = Winkel zwischen Kollisionsbereich und Anfangsebene von Pl bzw. P2 bei fortschreitender Detonationsfront. δ + γι2.
Abbiegewinkel von Pl Stoßwellenein wirkung.
Vi = angle between the collision area and the initial plane of Pl or P2 with advancing detonation front. δ + γι + γ 2 .
Bend angle from Pl Shock wave effect.

Die Abbiegewinkel Φχ, Φ2 lassen sich berechnen aus dem Verhalten der schrägen Schockwellen nachThe turning angles Φ χ , Φ 2 can be calculated from the behavior of the oblique shock waves

bzw. P2 unteror P2 under

= φ1 + φ2 = φ 1 + φ 2

Ausbreitungswinkel der Detonationsfront zwischen gedachter Schnittlinie AB und Richtung des Fortschreitens von P1 bzw. P2.
P = Druck hinter der Stoßwellenfront.
Propagation angle of the detonation front between the imaginary line of intersection AB and the direction of the advance of P1 or P2.
P = pressure behind the shock wave front.

P0 = Normaldruck.P 0 = normal pressure.

ρ = Dichte in den Metallplatten hinter der Stoßwellenfront.ρ = density in the metal plates behind the shock wave front.

ρ0 = Dichte in den Metallplatten vor der Stoßwellenfront.ρ 0 = density in the metal plates in front of the shock wave front.

UM = Die durch die Stoßwelle hervorgerufene Änderung der Materialgeschwindigkeit. U M = The change in material speed caused by the shock wave.

U3 = Stoßwellengeschwindigkeit senkrecht zur Wellenfront. U 3 = shock wave velocity perpendicular to the wave front.

Es wird angenommen, daß sich die Werte für die Kollisionsgeschwindigkeit Fa, FC2 der Platten 1,2 und der Kollisionswinkel Ψ bei fortschreitender Kollision so langsam ändern, daß der Metallfluß im Kollisionsbereich in jedem Moment annäherungsweise als örtlich stetige Strömung bezeichnet werden kann, so daß die Gesetze der Strömungsmechanik anwendbar sind.It is assumed that the values for the collision speed F a , F C2 of the plates 1, 2 and the collision angle Ψ change so slowly as the collision progresses that the metal flow in the collision area can be approximately described as a locally steady flow at any moment, see above that the laws of fluid mechanics are applicable.

Ist Fa < C1 und/oder Fc2 < C2, so erhält man so lange eine Verbindung, als die relative Plattengeschwindigkeit (VP) den Minimalwert übersteigt, der erforderlich ist, einen ausreichenden Druck im Kollisionsbereich zu erzeugen, um eine elastische Dehnung zu überwinden oder die Elastizitätsgrenze von mindestens einer der Metallplatten zu übersteigen und so die für die Strahlbildung erforderliche plastische Verformung zu erreichen. Der Minimalwert für VP jedes speziellen Metallsystems hängt von den Eigenschäften der Metallplatten ab und steigt mit steigender Festigkeit, Härte und Oberflächenrauhigkeit. Dieser Minimalwert von VP zur Verbindung von z. B. korrosionsbeständigem Stahl mit Kohlenstoffstahl liegt bei etwa 90m/sec, wenn die Metallflächen ziemlich glatt sind.If F a <C 1 and / or F c2 <C 2 , a connection is obtained as long as the relative disk speed (V P ) exceeds the minimum value required to generate sufficient pressure in the collision area to produce an elastic Overcoming elongation or exceeding the elastic limit of at least one of the metal plates and thus achieving the plastic deformation required for beam formation. The minimum value for V P of any particular metal system depends on the properties of the metal plates and increases with increasing strength, hardness and surface roughness. This minimum value of V P for connecting e.g. B. corrosion-resistant steel with carbon steel is around 90m / sec when the metal surfaces are fairly smooth.

Wenn sowohl F01 > C1 als auch FC2 > C2 sind, so führt die Kollision zu der Ausbildung von schrägen Stoßwellen in beiden Platten. Liegen diese Stoßwellen an der Kollisionslinie an, so kann der durch die Kollision entstehende Druck nicht vor die Stoßwellen übertragen werden, d. h. kann nicht vor den Kollisionsbereich kommen, und damit kann sich kein Strahl ausbilden, wodurch die Oberflächenverunreinigungen in der Zwischenfläche verbleiben und eine Verbindung verhindert wird. Die schrägen, anliegenden, d. h. sich nicht ablösenden Stoßwellen führen zu einer Ablenkung der Strömung, die sich in einem scharfen Abbiegen der Metallplatten 1, 2 in den Winkeln Φγ, Φ2 äußert. Die anliegenden Stoßwellen werden von den äußeren freien Flächen der kollidierten Platten als rücklaufende Wellen reflektiert, was entweder die Trennung der Platten mit hoher Geschwindigkeit oder ein Absplittern einer der Platten verursacht. Unter diesen Bedingungen (anliegende Stoßwellen) ist der Winkel zwischen den Platten im Kollisionsbereich Ψ kleiner oder gleich der Summe Φ dieser Abbiegungen, d. h. Ψ ^ Φ = Φχ + Φ2. If both F 01 > C 1 and F C2 > C 2 , the collision leads to the formation of oblique shock waves in both plates. If these shock waves are on the collision line, the pressure resulting from the collision cannot be transmitted in front of the shock waves, i.e. cannot come in front of the collision area, and thus no jet can form, which means that the surface contamination remains in the interface and prevents a connection will. The inclined, adjacent, ie non-detaching shock waves lead to a deflection of the flow, which manifests itself in a sharp bend in the metal plates 1, 2 at angles Φ γ , Φ 2 . The applied shock waves are reflected from the outer free surfaces of the collided plates as returning waves, which causes either the separation of the plates at high speed or a chipping of one of the plates. Under these conditions (applied shock waves) the angle between the plates in the collision area Ψ is less than or equal to the sum Φ of these bends, ie Ψ ^ Φ = Φ χ + Φ 2 .

tan Φι = tan Φ ι =

TJTJ UU

(V 2 TJ2Y12
\yCl US)
(V 2 - TJ 2 Y 12
\ y Cl U S)

V 2 V 2 VC1 V C1

(1)(1)

und (2) analog für tan Φ2.and (2) analogously for tan Φ 2 .

Die Geschwindigkeiten Us, UM stehen mit den Drücken P, P0 und Dichten ρ, ρ0 vor und hinter der Wellenfront in den Metallplatten über die Gleichungen The velocities U s , U M stand with the pressures P, P 0 and densities ρ, ρ 0 in front of and behind the wavefront in the metal plates via the equations

= Q-(U5- U„) P - P0 = Qo-Us-UM = Q- (U 5 - U ") P - P 0 = Qo-Us-U M

in Beziehung.in relationship.

Der Normaldruck. P0 von ungefähr 1 at ist vernachlässigbar ggegenüber dem Druck P hinter der Wellenfront, so daß folgt:The normal pressure. P 0 of about 1 at is negligible compared to the pressure P behind the wavefront, so that it follows:

P = ρ0 · Us ■ UM. P = ρ 0 · U s ■ U M.

(5)(5)

Eine beträchtliche Anzahl von Daten ist in der Literatur verfügbar, im allgemeinen in Form der Hugoniot-Kurven, welche die Beziehung zwischen Druck und Volumen (= l/ρ) hinter der Wellenfront in vielen Metallen angeben. Durch Einsetzen von Werten für Druck und Volumen (= l/ρ) in die mechanischen Wellengleichungen erhält man Werte für Us, UM. Man kann jedoch Us, UM auch experimentell bestimmen (s. Wash, J. M., Rice, M. H., McQueen, R. C, and Yar ge r, F. L., Physical Review 108, 2, 196,1957). Viele Werte für Φ1; Φ2 bei einer Anzahl von Drücken werden gemessen und addiert zu Φ; die Werte von Φ werden schließlich in einem Diagramm gegen die Drücke P aufgetragen, wodurch man den maximalen Wert ΦΗ erhält, der den Wert von !P übersteigen muß, damit ein Strahl gebildet wird.A considerable amount of data is available in the literature, generally in the form of Hugoniot curves, which give the relationship between pressure and volume (= l / ρ) behind the wavefront in many metals. By inserting values for pressure and volume (= l / ρ) into the mechanical wave equations, values for U s , U M are obtained . However, U s , U M can also be determined experimentally (see Wash, JM, Rice, MH, McQueen, R. C, and Yar ge r, FL, Physical Review 108, 2, 196, 1957). Many values for Φ 1; Φ 2 at a number of pressures are measured and added to Φ; the values of Φ are finally plotted in a diagram against the pressures P, whereby the maximum value Φ Η is obtained, which must exceed the value of! P in order for a jet to be formed.

Wenn jedoch VP einen Minimalwert überschreitet, welcher notwendig ist, damit der Kollisionswinkel Ψ über den kritischen Wert ΦΙί kommt, so werden die schrägen Stoßwellen aus dem Kollisionsbereich abgelöst und stehen vor der Kollisionslinie. Unter diesen Verhältnissen wird der Druck vor die Kollisionszone übertragen und führt zur Strahlbildung, wodurch eine Verbindung möglich wird. Der Wert dieses kritischen Winkels schwankt von System zu System und ist abhängig von Fa und FC2 sowie den Eigenschaften der Metallplatten 1 und 2.However, if V P exceeds a minimum value, which is necessary so that the collision angle Ψ is above the critical value Φ Ιί, the oblique shock waves are detached from the collision area and face the collision line. Under these conditions the pressure is transmitted in front of the collision zone and leads to the formation of a jet, which enables a connection. The value of this critical angle varies from system to system and is dependent on F a and F C2 as well as the properties of the metal plates 1 and 2.

Wenn Fa:Cl und FC2:C2 > 1,2 sind, so wird keine sehr gute Verbindung erreicht, auch wenn ein Strahl auftritt. Unter diesen Bedingungen ist eine extrem hohe relative Plattengeschwindigkeit VP erforderlich, um die Bedingungen für die Ausbildung eines Strahls zu schaffen, d. h. damit Ψ > Φ*. Die übermäßig große Sprengladung, die zur Hervor- bringung dieser hohen Plattengeschwindigkeiten benötigt wird, führt oft zu einer Deformation der zu verbindenden Anordnung. Darüber hinaus führen die stark abgelösten Stoßwellen, welche von den äußeren freien Flächen der zu verbindenden Platten als Rückstoßwellen reflektiert werden, zu einem Aufgehen von vorübergehend entstandenen Verbindungen und tragen bei zu Deformationen und zum Bruch der Platten.If F a : Cl and F C2 : C2> 1.2, a very good connection will not be achieved even if a ray occurs. Under these conditions, an extremely high relative disk speed V P is required in order to create the conditions for the formation of a jet, ie so that Ψ> Φ *. The excessively large explosive charge which is required to produce these high plate speeds often leads to a deformation of the arrangement to be connected. In addition, the severely detached shock waves, which are reflected from the outer free surfaces of the panels to be connected as recoil waves, cause temporary connections to break open and contribute to deformation and breakage of the panels.

Aus obigen Ausführungen geht klar hervor, daß die Werte, die immer vor der Wahl der Verfahrensbedingungen bestimmt werden müssen, um die Strahlbildung und Verbindung zu gewährleisten, die Schall-From the above it is clear that the values which are always prior to the choice of the process conditions must be determined in order to ensure the beam formation and connection, the sound

geschwindigkeit Cl, C 2 in den Platten 1 und 2, die Geschwindigkeiten Vcu VC2, mit denen sich die Platten in den Kollisionsbereich bewegen, und die relative Plattengeschwindigkeit VP sind. Jede der Plattengeschwindigkeiten VP oder Vn und VP2 kann nach den verschiedensten bekannten Methoden bestimmt werden, z. B. unter Verwendung von elektrischen Kontaktstiften (D. Bancroft et al, in »Journal of Applied Physics«, 27, 3, 291, 1956) oder nach einem optischen Verfahren (W. A. Allen, ibid. 24, 9, 1180, 1953) oder mit einem Blitz-Röntgenstrahlenradiogramm (A. S. Baichan, ibid. 34,2,241,1963).speed Cl, C 2 in plates 1 and 2, the speeds V cu V C2 at which the plates move into the collision area, and the relative plate speed V P. Each of the disk speeds V P or V n and V P2 can be determined by a variety of known methods, e.g. B. using electrical contact pins (D. Bancroft et al, in "Journal of Applied Physics", 27, 3, 291, 1956) or by an optical method (WA Allen, ibid. 24, 9, 1180, 1953) or with a flash X-ray radiogram (AS Baichan, ibid. 34,2,241,1963).

Darüber hinaus muß — wenn Cl < VC1 < 1,2-Cl und C 2 < Fc2 < 1,2 · C 2 ist — der Winkel Ψ, unter dem die Platten 1 und 2 aufeinandertreffen, und der kritische Kollisionswinkel ΦΗ, welcher für eine Strahlbildung überstiegen werden muß, auch bestimmt werden.In addition - if Cl < V C1 < 1,2-Cl and C 2 <F c2 < 1.2 · C 2 - the angle Ψ at which the plates 1 and 2 meet and the critical collision angle Φ Η , which must be exceeded for jet formation can also be determined.

Die Schallgeschwindigkeit von Metallen ist in der belgischen Patentschrift 599 918, S. 22 bis 23, angegeben. The speed of sound in metals is given in Belgian patent specification 599 918, pp. 22-23.

Die Verfahren zur Bestimmung von FC1, VC2, VP und Ψ sollen an den Kräftevektoren bei einigen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt werden.The methods for determining F C1 , V C2 , V P and Ψ are to be shown using the force vectors in some embodiments of the method according to the invention.

Betrachtet man z. B. eine Anordnung nach Fig. 1, wobei jedoch die Zündung der gesamten Sprengstoffschicht gleichzeitig mit einem Flächenwellengenerator erfolgt, so zeigt sich, daß der Detonationsdruck schnell die aufliegende Metallplatte 1 auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt. Im allgemeinen wird die maximale Geschwindigkeit einer Platte in einem Abstand entsprechend der Plattendicke erreicht; ausreichende Geschwindigkeiten für die Verbindung erhält man schon in einem Abstand entsprechend einem Bruchteil der Plattenstärke. Da die Sprengstoffschicht 5 gleichmäßig dick ist und gleiche Eigenschaften über die ganze Fläche besitzt, so bewegt sich die anliegende Platte 1 im wesentlichen senkrecht zu ihrer Ursprungsebene mit einer Geschwindigkeit Vn, d. h. gleich der relativen Plattengeschwindigkeit VP, und trifft auf die Platte 2 in einem Winkel Ψ auf, der gleich ist dem Anfangswinkel δ zwischen den Platten. In diesem ersten Fall lassen sich daher VCI und VC2 einfach aus den GleichungenIf one considers z. B. an arrangement according to Fig. 1, but the ignition of the entire layer of explosive takes place simultaneously with a surface wave generator, it is shown that the detonation pressure quickly accelerates the metal plate 1 on top of it to a high speed. In general, the maximum speed of a plate is reached at a distance corresponding to the plate thickness; Sufficient speeds for the connection can be obtained at a distance corresponding to a fraction of the panel thickness. Since the explosive layer 5 is uniformly thick and has the same properties over the entire surface, the adjacent plate 1 moves essentially perpendicular to its plane of origin at a speed V n , ie equal to the relative plate speed V P , and hits the plate 2 in an angle Ψ which is equal to the starting angle δ between the plates. In this first case, therefore, V CI and V C2 can easily be derived from the equations

VCI, VC2 ergeben sich aus δ, VPU VP2 und VP. V CI , V C2 result from δ, V PU, V P2 and V P.

PlPl

tantan

Vcl =V cl =

δ und VC2 = FP/sin δ δ and V C2 = F P / sin δ

errechnen.calculate.

Betrachtet man eine Anordnung nach F i g. 2 und zündet beide Sprengmittelschichten gleichzeitig mit einem Flächenwellengenerator, so sind die Berechnungen etwas komplizierter. Die Platte 1 bewegt sich mit einer Geschwindigkeit Vn und die Platte 2 mit einer Geschwindigkeit VP2. Die relative Plattengeschwindigkeit Vp ist daher die VektorsummeIf one considers an arrangement according to FIG. 2 and ignites both layers of explosive at the same time with a surface wave generator, the calculations are a little more complicated. The plate 1 moves at a speed V n and the plate 2 at a speed V P2 . The relative disk speed Vp is therefore the vector sum

Σ Vn + FP Σ V n + F P

FP2.F P2 .

VP2 V P2

] FP1-Fp2-cos(V (6)] F P1 -Fp 2 -cos ( V (6)

Die Platten 1,2 treffen entlang einer Kollisionsebene aufeinander, welche einen Winkel δχ bzw. δ2 zu ihren Anfangsebenen einschließt. Diese Winkel lassen sich aus Vn, Fp2 und FP errechnen. The plates 1, 2 meet one another along a collision plane which includes an angle δ χ or δ 2 to their starting planes. These angles can be calculated from V n , Fp 2 and F P.

cos O1 =cos O 1 =

VP2 + Fp1 · cos δ V P2 + Fp 1 * cos δ

und (8) analog für cos (and (8) analogously for cos (

und (10) analog für FC2.and (10) analogously for F C2 .

Wird jedoch eine Sprengstoffschicht wie nach F i g. 4C, 4 D und 4E an einem einzigen Punkt oder wie nach F i g. 4A, 4 B entlang einer Linie und nicht mit einem Flächenwellengenerator gezündet, so schreitet die Detonation über die ganze Sprengstoffschicht mit der Detonationsgeschwindigkeit D in einer zu der Anfangsebene der anliegenden Platten im wesentlichen parallelen Richtung fort. Der erzeugte Druck wirkt progressiv auf die eine Platte und treibt diese gegen die andere Platte, d. h., der Druck wirkt zuerst auf die Teile der anliegenden Platte, welche dem Zündpunkt oder der Zündlinie am nächsten liegen. Dies ist in F i g. 3 gezeigt. Unter diesen Bedingungen werden im Kollisionsbereich die Metallplatten 1 und/oder 2 um einen Winkel γχ und/oder γ2 zu ihren ursprünglichen Ebenen abgebogen und schreiten mit einer Geschwindigkeit FP1 und/oder VP2 in Richtungen fort, die in Winkeln ^1/2 und/oder y2j2 senkrecht zu ihren ursprünglichen Ebenen liegen. Diese Winkel γχ, γ2 sollten bei allen Berechnungen für FC1 und FC2 berücksichtigt werden, wenn die Zündung von einem Punkt oder einer Linie aus erfolgt. Die Winkel können experimentell — wie FP1, VP2 — oder rechnerisch über die Detonationsgeschwindigkeit D ermittelt werden. Schließlich sind noch die Winkel λ von Bedeutung, die bei gegebener Plattenanordnung bei einem Anfangswinkel δ variieren können, abhängig von der Richtung des Fortschreitens der Detonation über die Sprengstoffschicht.However, if an explosive layer as shown in FIG. 4C, 4 D and 4E at a single point or as shown in FIG. 4A, 4B ignited along a line and not with a surface wave generator, the detonation proceeds over the entire explosive layer at the detonation speed D in a direction essentially parallel to the initial plane of the adjacent plates. The pressure generated acts progressively on one plate and drives it against the other plate, ie the pressure first acts on the parts of the adjacent plate which are closest to the ignition point or the ignition line. This is in FIG. 3 shown. Under these conditions, in the collision area, the metal plates 1 and / or 2 are bent by an angle γ χ and / or γ 2 to their original planes and proceed at a speed F P1 and / or V P2 in directions that are at angles ^ 1 / 2 and / or y 2 j2 are perpendicular to their original planes. These angles γ χ , γ 2 should be taken into account in all calculations for F C1 and F C2 if the ignition occurs from a point or a line. The angles can be determined experimentally - like F P1 , V P2 - or by calculation using the detonation speed D. Finally, the angles λ are also of importance, which for a given plate arrangement can vary at an initial angle δ , depending on the direction in which the detonation progresses over the explosive layer.

Bei Anwendung je einer Sprengstoffschicht auf den Platten 1 und 2 (F i g. 2) sollen beide im wesentlichen gleiche Detonationsgeschwindigkeit haben und in der gleichen Art gezündet werden, d. h., das Fortschreiten der Detonation ist gleich, es gilt X1 = X2 = λ; welche sich in bekannter Weise leicht bestimmen lassen.If a layer of explosive is used on each of the plates 1 and 2 (FIG. 2), both should have essentially the same detonation speed and be ignited in the same way, that is, the progression of the detonation is the same, X 1 = X 2 = λ; which can be easily determined in a known manner.

Die Fi g. 4 C, 4 D und 4 E zeigen die Werte für ;. an verschiedenen Stellen der Fläche der zu verbindenden Anordnung, wenn die Sprengstoffschicht 5 an einem Punkt (z. B. durch Zünder 6 mit Anschlüssen 7) gezündet wird. Wie aus den Figuren hervorgeht, nähert sich die Linie A B der Schnittlinie der Plattenebene. Die Richtung des Fortschreitens der Detonation ist mit Pfeilen angedeutet; der extrapolierte Detonationsweg ist unterbrochen gezeichnet. Es ist möglich, FC1 (bzw. FC2) aus mathematischen Gleichungen für D, X, O1 und yx (bzw. δ2, γ2) zu errechnen, wenn an einem Punkt gezündet wird. Die Gleichungen sind jedoch viel einfacher bei Zündung über eine Kante, wie in Fig. 4A, 4B gezeigt. Die geometrischen Beziehungen von Fn, FC2, D, VP, δ, Ψ und γχ zueinander bei nur einer Sprengstoffschicht auf der Platte 1 und Zündung wie nach F i g. 4A (A = 90°) sind in F i g. 5 und bei zwei Sprengstoffschichten (auf den Platten 1, 2) und gleichzeitiger Zündung in F i g. 6 gezeigt.The Fi g. 4 C, 4 D and 4 E show the values for;. at different points on the surface of the arrangement to be connected when the explosive layer 5 is detonated at one point (e.g. by detonator 6 with connections 7). As can be seen from the figures, the line AB approaches the cutting line of the plane of the plate. The direction in which the detonation progresses is indicated by arrows; the extrapolated detonation path is shown interrupted. It is possible to calculate F C1 (or F C2 ) from mathematical equations for D, X, O 1 and y x (or δ 2 , γ 2 ) if the ignition takes place at one point. However, the equations are much simpler with edge ignition as shown in Figures 4A, 4B. The geometric relationships of F n , F C2 , D, V P , δ, Ψ and γ χ to one another with only one layer of explosives on the plate 1 and ignition as shown in FIG. 4A (A = 90 °) are in FIG. 5 and with two layers of explosives (on plates 1, 2) and simultaneous ignition in FIG. 6 shown.

Werden die Sprengstoffschichten an einem Punkt, entlang einer Linie oder über die Fläche gezündet, ist es notwendig, für ein gegebenes System Fn, VC2 zu bestimmen. Wenn nur eine Sprengstoffschicht auf z. B. Platte 1 an einem Punkt oder entlang einer Linie gezündet wird, so hängen FC1 und FC2 von h, γχ, Χ und D ab; wird auf jeder Platte eine Sprengstoff-If the explosive layers are detonated at a point, along a line or across the area, it is necessary to determine F n , V C2 for a given system. If only one layer of explosives on z. B. plate 1 is ignited at a point or along a line, so F C1 and F C2 depend on h, γ χ , Χ and D from; an explosives-

309 528/116309 528/116

1010

schicht gleichzeitig an einem Punkt oder entlang einer Linie gezündet, so hängt FC1 von O1, Y1, A und D und VC2 von <52, γ2, A und D ab.layer ignited simultaneously at a point or along a line, then F C1 depends on O 1 , Y 1 , A and D and V C2 on <5 2 , γ 2 , A and D.

Bei nur einer Sprengstoffschicht ist der Winkel δ bekannt, und der Winkel A läßt sich in bekannter Weise aus dem Fortschreiten der Detonation, die an einem Punkt oder entlang einer Linie der Schicht gezündet wurde, leicht bestimmen. Der Abbiegewinkel γχ kann experimentell, wie bei der Messung von Vn, bestimmt werden; man kann aber auch Y1 aus der bekanntenIn the case of only one layer of explosives, the angle δ is known and the angle A can easily be determined in a known manner from the progression of the detonation which was ignited at a point or along a line of the layer. The turning angle γ χ can be determined experimentally, as with the measurement of V n ; but you can also Y 1 from the known

io Detonationsgeschwindigkeit D und der experimentell bestimmten Plattengeschwindigkeit Vn nach der Gleichung io detonation speed D and the experimentally determined plate speed V n according to the equation

y = 2 D ■ sin (y/2) (11) y = 2 D ■ sin (y / 2) (11)

und analog für Fp2 ermitteln.and determine the same for Fp 2 .

Die Kollisionsgeschwindigkeiten Vq1, VC2 der Platten 1, 2 erhält man durch Einsetzen der Werte für <5, Y12) und D in folgende Gleichungen und Auflösung der Gleichungen nach Vq1 bzw. VC2. The collision speeds Vq 1 , V C2 of the plates 1, 2 are obtained by inserting the values for <5, Y 12 ) and D in the following equations and solving the equations for Vq 1 and V C2 .

sin · arctan
cos A
sin arctan
cos A

(1 — tani^/2) · tan<5 · sinA) · sinA · cosA(1 - tani ^ / 2) tan <5 sinA) sinA · cosA

1 + COSy1 · tan<5 · sinA (1 — tan(yt/2) ■ tan<5 · sinA) · 1 + COSy 1 tan <5 sinA (1 - tan (y t / 2) ■ tan <5 sinA)

· COS2A· COS 2 A

Ί 2A J'Ί 2 A J '

VC2 V C2

sin · arctansin arctan

■t■ t

sinA-cosAsinA-cosA

A-cosA Ι A-cosA Ι

tan<5 · sinA — COS2A)J tan <5 · sinA - COS 2 A) J

D cosA Leos«5" (1 +cotyt D cosA Leos « 5 " (1 + coty t

Für Zündung über eine Kante lassen sich diese Formeln vereinfachen: A = 90°, Fi g. 4A.These formulas can be simplified for ignition over an edge: A = 90 °, Fi g. 4A.

Fcl _ SHIy1 COS(yj/2) + <5) .... FC2 _ SHIy1 F cl _ SHIy 1 COS (yj / 2) + <5) .... F C2 _ SHIy 1

~D ~ Sm(Y1 +0) cosfo/2) ( ' D sin(yi + δ) ' ~ D ~ Sm (Y 1 +0) cosfo / 2) ( ' D sin ( yi + δ)'

Bei A = 0 oder 180° (F i g. 4B) sind etwas andere Gleichungen nötig.If A = 0 or 180 ° (Fig. 4B), slightly different equations are necessary.

D ~(sin2yi + tan2«5)1/2 D ~ (sin 2 yi + tan 2 «5) 1/2

ci D ~ (tan2yx + sin2 ci D ~ (tan 2 y x + sin 2

Auch werden wohl Abänderungen nötig, wenn eine Sprengmittelschicht auf jeder Außenfläche der beiden Metallplatten angewandt wird.Modifications may also be necessary if there is a layer of explosive on each outer surface of the two Metal plates is applied.

D ist bekannt, Y1 und y2 lassen sich wie oben errechnen, <5l5 b2 ergeben sich aus: D is known, Y 1 and y 2 can be calculated as above, <5 l5 b 2 result from:

S1 + O2 = δS 1 + O 2 = δ

cos O1 (1 + cot Y1tan O1 · sin / — cos2 λ) = cos δ2 (1 + cot y2 · tan <52 · sin λ — cos2 λ). Kennt man nun O1, <52, yl5 y2, λ und D, so kann man FC1 und FC2 ermitteln.cos O 1 (1 + cot Y 1 tan O 1 · sin / - cos 2 λ) = cos δ 2 (1 + cot y 2 · tan <5 2 · sin λ - cos 2 λ). If one now knows O 1 , <5 2 , y l5 y 2 , λ and D, one can determine F C1 and F C2 .

rr eiegg
DD.

sm · arctan
cos A
sm · arctan
cos A

sisi

(1 — tan(yt/2) ■ tan O1 sin A) · SHIy1 · sin A · cos Λ (1 - tan (y t / 2) ■ t an O 1 sin A) · SHIy 1 · sin A · cos Λ

sinyt + COSy1 ■ tanöi ■ sinA — (1 — tan(yt/2)· tan^1 ·sinA) ·SUIy1 siny t + COSy 1 ■ tanöi ■ sinA - (1 - tan (y t / 2) · tan ^ 1 · sinA) · SUIy 1

-COs2A)J-COs 2 A) J

und analog (21) fürand analogously (21) for

Ist FC1 < Fp1 und/oder FC2 < FP2, wird nur eine Bindung erreicht, solange FP zur Überwindung der Elastizitätsgrenze von zumindest einer Platte ausreicht. Bei Punktzündung ist FP = VP1, bei Linienzündung ist VP eine Funktion von FP1 und FP2.If F C1 <Fp 1 and / or F C2 <F P2 , only one bond is achieved as long as F P is sufficient to overcome the elastic limit of at least one plate. With point ignition, F P = V P1 , with line ignition, V P is a function of F P1 and F P2 .

2 Vp2 Vp

VP2 V P2

arctan (tan<5arctan (tan <5

■ sin A)I.■ sin A) I.

In diesen beiden Fällen liegen FP1, FP2 über der Schallgeschwindigkeit der Platten 1, 2. Es muß daher Φ bestimmt und Ψ so eingestellt werden, daß Ψ > Φ. Für Flächenzündung wird Ψ = δ. Für Punkt- und Linienzündung giltIn both these cases, F P1, F P2 higher than the acoustic velocity of the plates 1, 2. It must therefore determined Φ and Ψ are adjusted so that Ψ> Φ. For area ignition, Ψ = δ. The following applies to point and line ignition

2
cos Ψ — C1
2
cos Ψ - C1

22
C2 ~ C2 ~ pp

2 V 2 V

(23)(23)

Ci C i

VC2 V C2

Bei entsprechender Wahl des Anfangswinkels <5 zwischen den Metallschichten und der Sprengladung, der Detonationsgeschwindigkeit D und der Art der Zündung der Sprengstoffschichten ist es möglich, die beiden kritischen Forderungen für die Verbindung zu erfüllen.With an appropriate choice of the starting angle <5 between the metal layers and the explosive charge, the detonation speed D and the type of ignition of the explosive layers, it is possible to meet the two critical requirements for the connection.

Es wurde festgestellt, daß — wenn der Anfangswinkel zwischen den Metallschichten zwischen etwa 1 und 40° liegt — das erfindungsgemäße Verfahren ohne übermäßige Deformation des Verbundkörpers durchgeführt werden kann. Bei δ > 60° wird jedoch der Verbundkörper infolge der durch die Detonation der Sprengstoffschichten auftretenden Kräfte oft schwer deformiert. Ursache dafür dürfte bei zunehmendem Abstand der bei der Plattierung zu überbrückende relativ große Luftzwischenraum sein, der möglicherweise als Kissen oder Puffer wirkt und eine stabile Beschleunigung der Schichten auf die für eine Bindung erforderliche Geschwindigkeit verhindert. Die Schichten können »klappern« oder während ihrer Bewegung zu dem Kollisionsbereich schwingen. Die Metallschichten brauchen sich nicht wirklich zu berühren, sondern können durch einen geringen Abstand anIt has been found that - if the starting angle between the metal layers is between about 1 and 40 ° - the method according to the invention can be carried out without excessive deformation of the composite body. At δ> 60 °, however, the composite body is often severely deformed as a result of the forces arising from the detonation of the explosive layers. The reason for this, as the distance increases, is likely to be the relatively large air gap to be bridged during the plating, which possibly acts as a cushion or buffer and prevents the layers from being accelerated to the speed required for a bond. The layers can "rattle" or vibrate as they move towards the collision area. The metal layers do not really need to touch, but can be reached through a small distance

dem Punkt oder der Linie, welche der Schnittlinie der Ebenen am nächsten liegt, getrennt sein. Er soll möglichst gering sein; im allgemeinen ist ein Abstand von mehr als etwa 25,4 mm weder nötig noch wünschenswert.the point or line that intersects the Levels closest to each other. It should be as small as possible; in general is a distance greater than about 25.4 mm is neither necessary nor desirable.

Die Bezeichnung »Sprengladung« bezieht sich auf die Gewichtsverteilung je Flächeneinheit der Sprengstoffschicht. Man kann auch ein übliches Puffermaterial zwischen Sprengstoffschicht und benachbarter Metallschicht anordnen, um eine Oberflächenverunreinigung oder ein Aufrauhen der Metallschicht zu verhindern.The term "explosive charge" refers to the weight distribution per unit area of the explosive layer. You can also use a conventional buffer material between the explosive layer and the adjacent one Arrange metal layer to avoid surface contamination or roughening of the metal layer to prevent.

Die Sprengstoffmenge, die zur Verbindung von zwei Platten aus korrosionsbeständigem Stahl gleicher Größe benötigt wird, ist ungefähr gleich, wenn der anfängliche Winkel zwischen den Metallschichten 5 und 32° ist. Die Ermittlung der jeweilig anzuwendenden Sprengstoffmenge oder des Flächengewichts und die Sprengladung ist allgemein bekannt. Wie oben ausgeführt, muß in jedem Fall die Sprengladung ausreichen, um einen Kollisionsdruck zu erzeugen, der die Elastizitätsgrenze mindestens einer der Metallschichten übersteigt.The amount of explosives required to join two plates of corrosion-resistant steel equal Size needed is approximately the same when the initial angle between the metal layers 5 and 32 ° is. The determination of the respective amount of explosives to be used or the weight per unit area and the Explosive charges are well known. As stated above, the explosive charge must be sufficient in any case to create a collision pressure that is the elastic limit of at least one of the metal layers exceeds.

Das verwendete Sprengmittel soll ein detonierender Sprengstoff sein. Im allgemeinen beträgt die minimale Detonationsgeschwindigkeit des Sprengmittels mindestens etwa 1200 m/sec und die maximale Detonationsgeschwindigkeit nicht mehr als etwa 9000 m/sec. Wird mehr als eine Sprengstoffschicht im Rahmen eines Verfahrensschrittes angewandt, so sollen die beiden Schichten zumindest ungefähr die gleiche Detonationsgeschwindigkeit aufweisen.The explosive used should be a detonating explosive. In general, the minimum is Detonation speed of the explosive at least about 1200 m / sec and the maximum detonation speed no more than about 9000 m / sec. If more than one layer of explosives is used in a process step, the both layers have at least approximately the same detonation speed.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf die Verbindung einer großen Anzahl von Metallen wie Stahl, Kupfer, Aluminium, Eisen, Titan, Niob, Kobalt, Nickel, Beryllium, Magnesium, Molybdän, Wolfram, Kupfer, Gold, deren Legierungen und andere Metalle anwendbar, wobei sich einige von ihnen nach üblichen Verfahren nur außerordentlich schwer verbinden lassen. Wie oben ausgeführt, kann jede Metallschicht aus einem Metall, einer Legierung aus zwei oder mehr Metallen oder einem Mehrschichtkörper aus zwei oder mehreren einzelnen Schichten bestehen. Die einzige Begrenzung in den physikalischen Eigenschaften der Metallschichten liegt darin, daß sie duktil sein müssen. Die Metallschichten benötigen keinerlei Vorbereitung, jedoch ist es wünschenswert, sie zu entfetten und/oder schwach abzuschleifen.The method according to the invention is based on the connection of a large number of metals such as steel, Copper, aluminum, iron, titanium, niobium, cobalt, nickel, beryllium, magnesium, molybdenum, tungsten, Copper, gold, their alloys and other metals are applicable, some of them being customary It is extremely difficult to combine procedures. As stated above, any metal layer made of a metal, an alloy of two or more metals or a multilayer body consist of two or more individual layers. The only limitation in physical properties of the metal layers is that they must be ductile. The metal layers do not require any Preparation, however, it is desirable to degrease and / or lightly grind them.

Die Metallschichten können jede beliebige Abmessungen haben und müssen keine flachen Platten gleichmäßiger Dicke sein. So kann beispielsweise eine oder beide Schichten keilförmig, d. h. von veränderlicher Dicke, bogenförmig, schalenförmig oder in irgendeinem Winkel gebogen sein. Darüber hinaus kann man mehr als zwei Metallschichten in einem einzigen Verfahrensschritt miteinander verbinden, beispielsweise durch Einbringung eines Zwischenblechs zwischen zwei äußere zu verbindende Schichten. Eine oder mehrere Metallschichten können ein Teil der Oberfläche einer Vorrichtung sein, auf die ein überzug aufgebracht werden soll.The metal layers can have any dimensions and do not have to be flat plates be of uniform thickness. For example, one or both of the layers may be wedge-shaped; H. of changeable Be thick, arcuate, cup-shaped, or bent at any angle. Furthermore you can connect more than two metal layers in a single process step, for example by inserting an intermediate sheet between two outer layers to be connected. One or multiple layers of metal may be part of the surface of a device to be coated should be applied.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man die verschiedensten Anordnungen der zu verbindenden Metallschichten anwenden. Die Metallschichten können sich an einer Linie oder an einem Punkt, z. B. an einem Eck an der Innenfläche jeder der Schichten berühren, es ist auch möglich, die Metallschichten in einem geringen Abstand voneinander an einem Punkt oder entlang einer Linie anzuordnen, welche der Schnittlinie der Schichtebenen am nächsten liegt. Da jedoch keine Strahlbildung erfolgt, ohne daß die Schichten gegeneinander eine gewisse minimale Geschwindigkeit VP vor der Kollision erlangen, bleibt bei dieser Anordnung ein kleiner Bereich — benachbart zu der Linie oder dem Punkt der Berührung der beiden Metallschichten — unverbunden in einem sonst kontinuierlich metallurgisch verbundenen System.When carrying out the method according to the invention, the most varied of arrangements of the metal layers to be connected can be used. The metal layers can be on a line or at one point, e.g. B. touch at a corner on the inner surface of each of the layers, it is also possible to arrange the metal layers at a small distance from one another at a point or along a line which is closest to the intersection of the layer planes. However, since no jet formation takes place without the layers reaching a certain minimum velocity V P against each other before the collision, with this arrangement a small area - adjacent to the line or the point of contact of the two metal layers - remains unconnected in an otherwise continuously metallurgically connected System.

Der Anfangswinkel δ braucht nicht über den ganzen Bereich jeder Schicht konstant zu sein. So ist z. B. — wenn die innere Fläche einer oder beider Metallschichten gekrümmt oder schalenförmig ist — der Winkel δ zwischen der Tangentialebene zu der inneren Fläche der Schicht an einem gegebenen Punkt und der Ebene der inneren Fläche der Schicht, an die diese gebunden werden soll, δ wird in einer Ebene senkrecht zur Schnittlinie dieser beiden Ebenen gemessen. Sollen mehr als zwei Metallschichten in einem einzigen Verfahrensschritt verbunden werden, so kann der Winkel δ zwischen jeweils zwei benachbarten Schichten gleich oder verschieden von dem Winkel <5 zwischen zwei anderen benachbarten Schichten sein.The starting angle δ need not be constant over the entire area of each layer. So is z. B. if the inner surface of one or both of the metal layers is curved or cup-shaped, the angle δ between the plane of tangency to the inner surface of the layer at a given point and the plane of the inner surface of the layer to which it is to be bonded becomes δ measured in a plane perpendicular to the intersection of these two planes. If more than two metal layers are to be connected in a single process step, the angle δ between each two adjacent layers can be the same as or different from the angle <5 between two other adjacent layers.

Die Art, wie der Anfangswinkel δ vor der Zündung der Sprengstoffe eingehalten wird, ist nicht kritisch, beispielsweise indem eine Kante der einen Schicht gegen die entsprechende Kante der zweiten Schicht so gelagert wird, daß die Metallschichten auf einer Unterlage »stehen«, wie es in F i g. 2 gezeigt ist. Es ist jedoch auch möglich, Träger, z. B. Abstandhalter oder Versteifungen entsprechend Fig. 1, zu verwenden, soweit der Träger den Verbindungsvorgang nicht nachteilig beeinflußt, d. h., daß nicht größere Bereiche der zu verbindenden Flächen abgeschirmt werden oder die durch Zündung der Sprengstoffschichten hervorgerufene Beschleunigung der Metallschichten verzögert wird. Wenn die zu verbindenden Metallschichten überlappende Teile aus gleichen oder unterschiedlichen Metallflächen aufweisen, z. B. beim Verbinden von Rohren oder Platten, wird δ eingehalten, indem man das eine überlappende Ende von dem anderen wegbiegt. Starre Träger für die ganze zu verbindende Anordnung, wie sie als 3 in F i g. 1 und 2 gezeigt sind, sind nicht notwendig, und die ganze Anordnung kann z. B. in Wasser getaucht werden.The way in which the starting angle δ is maintained before the explosives are ignited is not critical, for example by placing an edge of one layer against the corresponding edge of the second layer in such a way that the metal layers "stand" on a base, as is shown in FIG F i g. 2 is shown. However, it is also possible to use carriers, e.g. B. spacers or stiffeners according to Fig. 1, to use, as long as the carrier does not adversely affect the connection process, that is, that larger areas of the surfaces to be connected are not shielded or the acceleration of the metal layers caused by the ignition of the explosive layers is delayed. If the metal layers to be connected have overlapping parts made of the same or different metal surfaces, e.g. B. when connecting pipes or plates, δ is adhered to by bending one overlapping end away from the other. Rigid supports for the entire assembly to be connected, as shown as 3 in FIG. 1 and 2 are not necessary and the whole arrangement can e.g. B. be immersed in water.

Die Zusammensetzung der Sprengstoffschicht ist nicht kritisch. So kann man beispielsweise eine Schicht aus einem gegossenen, granulierten, gelatinösen, flexiblen oder faserigen Sprengmittel auf Basis von Pentaerythrittetranitrat, Cyclotrimethylentrinitramin, Trinitrotoluol oder Ammonnitrat oder deren Gemisch untereinander oder mit anderen Sprengstoffen oder nicht explosiven Substanzen für das erfindungsgemäße Verfahren verwenden.The composition of the explosive layer is not critical. For example, you can do a shift from a cast, granulated, gelatinous, flexible or fibrous disintegrant based on Pentaerythritol tetranitrate, cyclotrimethylene trinitramine, trinitrotoluene or ammonium nitrate or a mixture thereof with each other or with other explosives or non-explosive substances for the invention Use procedure.

Es ist auch möglich, je eine Anordnung zu verbindender Metallschichten an jeder der beiden entgegengesetzten Seiten einer einzigen Sprengstoffschicht anzuordnen, so daß man gleichzeitig zwei Verbundkörper erhalten kann.It is also possible to have an arrangement of metal layers to be connected on each of the two opposite ones Sides of a single layer of explosives to be arranged, so that you have two composite bodies at the same time can get.

Eine Begrenzung bezüglich des Anfangswinkels und bezüglich der Ladung, der Detonationsgeschwindigkeit und der Art der Sprengstoffzündung ist die, daß sie so angepaßt werden müssen, daß die zwei erwähnten kritischen Forderungen für die Verbindung erfüllt werden, nämlich das Verhältnis von Kollisionsgeschwindigkeit zur Schallgeschwindigkeit, und daß A limitation on the starting angle and on the charge, the detonation speed and the manner in which explosives are detonated is that they must be adapted to the two mentioned critical requirements for the connection are met, namely the ratio of collision speed to the speed of sound, and that

der Winkel zwischen den Metallschichten im Kollisionsbereich einen kritischen Wert übersteigt.the angle between the metal layers in the collision area exceeds a critical value.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in besonders geeigneter Weise auf das Nahtschweißen von Metallflächen zu langen, flachen, ununterbrochenen Flächen oder rechteckigen Behältern wie auch zum Schweißen von Rohren anwenden. Wenn bei derartigen Maßnahmen die Länge der zu verbindenden Flächen wesentlich größer ist als ihre Breite, werden die Sprengstoffschichten zweckmäßigerweise an einem solchen Punkt der Schicht gezündet, daß λ = 0 über einen wesentlichen Teil der Schicht ist, d. h., daß die Detonation über die Länge der Schicht parallel zu der Verbindung zwischen den beiden Schichten fortschreitet. The method according to the invention can be used in a particularly suitable manner for the seam welding of metal surfaces to form long, flat, uninterrupted surfaces or rectangular containers as well as for welding pipes. If, with such measures, the length of the surfaces to be connected is significantly greater than their width, the explosive layers are expediently detonated at such a point on the layer that λ = 0 over a substantial part of the layer, ie that the detonation over the length of the Layer progresses parallel to the junction between the two layers.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch besonders geeignet zur Verbindung dicker Metallschichten, d. h. 2ϊ 12,7 mm. Bei Anwendung eines relativ großen Anfangswinkels δ und solchen Verfahrensbedingungen, daß der Strahl zwischen den Schichten vollkommen austritt, kann man eine dünne Bindungszone erreichen, die im wesentlichen eine direkte Metall-Metall-Verbindung darstellt und nicht so sehr eine dicke Schicht erstarrter Schmelze, die Einschlüsse oder Fehler enthalten kann. Wird eine Metallschicht relativ geringer Dichte bei einem relativ großen Anfangswinkel und solchen Verfahrensbedingungen, daß der Strahl schwingt, vorgetrieben, so erhält man eine einwandfreie Verbindung.The method according to the invention is also particularly suitable for joining thick metal layers, ie 2ϊ 12.7 mm. If a relatively large starting angle δ is used and the process conditions are such that the jet exits completely between the layers, a thin bond zone can be achieved, which essentially represents a direct metal-to-metal bond and not so much a thick layer of solidified melt, the inclusions or contain errors. If a metal layer of relatively low density is driven forward at a relatively large starting angle and process conditions such that the beam oscillates, a perfect connection is obtained.

Zusätzlich zur Lösung des Problems, wie man bei Winkelanordnung die Sprengplattierung für einwandfreie Verbindung durchführen soll, besitzt das erfindungsgemäße Verfahren noch den unerwarteten Vorteil, daß bei Anwendung auch relativ großer Winkel es ermöglicht wird, direkte Metall-Metall-Bindungen im wesentlichen ohne Legierungsbildung (oder intermetallischer Gemische) in der Verbindungsfläche zu erhalten. Bei bestimmten Metallkonstruktionen ist diese Abwesenheit von Legierungen von außerordentlicher Bedeutung.In addition to solving the problem of how to use the explosive plating for flawless angle arrangement To perform connection, the inventive method still has the unexpected advantage that when using relatively large angles it is possible to establish direct metal-metal bonds with essentially no alloy formation (or intermetallic mixtures) in the joint surface receive. In certain metal constructions, this absence of alloys is extraordinary Importance.

BeispiellFor example

Eine Platte aus Kohlenstoffstahl, 152,4 χ 228,6 χ 19 mm, wurde auf einer Sperrholzplatte gelagert und auf die Stahlplatte eine 3,175 mm dicke, gleich große Platte aus korrosionsbeständigem Stahl (US-Spezifikation 304) über punktgeschweißte Abstandshalter aus Stahl angeordnet. Die Platten wurden so angeordnet, daß ein Mindestabstand von 1,27 mm der zueinandergekehrten 152,4-mm-Kanten eingehalten wurde, d. h., sie trafen sich in der erdachten Verlängerung unter einem Winkel δ von 10°. Die Außenfläche der Stahlplatte wurde mit einer 25,4 mm dicken Schicht aus Polystyrolschaum als Puffer bedeckt und darauf eine Sprengstoffschicht (Sprengladung 0,775 g/cm2) angeordnet. Die Sprengstoffschicht war eine flexible Masse aus 72% Pentaerythrittetranitrat, 6,5% Nitrocellulose und 21,5% Tri-(2 - äthylhexyl) - 2 - acetoxy -1,2,3 - propantricarboxylat mit einer Detonationsgeschwindigkeit von etwa 6900 m/sec. Sie wurde in der Mitte mit einer Zündkapsel gezündet (Fig. 4E). Nach der Detonation waren die Platten über die ganze Berührungsfläche durch eine im wesentlichen ununterbrochene metallurgische Verbindung verbunden.A plate of carbon steel, 152.4 228.6 χ 19 mm, was supported on a sheet of plywood and a 3.175 mm thick, equally sized plate of corrosion-resistant steel (US Specification 304) was placed on the steel plate via spot-welded steel spacers. The plates were arranged in such a way that a minimum distance of 1.27 mm between the facing 152.4 mm edges was maintained, ie they met in the imaginary extension at an angle δ of 10 °. The outer surface of the steel plate was covered with a 25.4 mm thick layer of polystyrene foam as a buffer and an explosive layer (explosive charge 0.775 g / cm 2 ) was placed on it. The explosive layer was a flexible mass of 72% pentaerythritol tetranitrate, 6.5% nitrocellulose and 21.5% tri- (2 - ethylhexyl) - 2 - acetoxy -1,2,3 - propane tricarboxylate with a detonation speed of about 6900 m / sec. It was ignited in the middle with a detonator (Fig. 4E). After detonation, the plates were connected over the entire contact surface by an essentially uninterrupted metallurgical bond.

Die Kollisionsgeschwindigkeit Vc errechnete sich wie folgt:The collision speed V c was calculated as follows:

D = 6,900 m/sec
Y = 4,2°
δ = 10°
D = 6,900 m / sec
Y = 4.2 °
δ = 10 °

V = D + = 4900 m/sec. c sin (γ — δ) ' V = D + = 4900 m / sec. c sin (γ - δ) '

Bei diesem Versuch handelte es sich um die Bedingungen der Kombination aus F i g. 4 E mit Fig. 5. Die Sprengmittelschicht 5 wird oberhalb dieser in der Mitte durch eine Sprengkapsel 6 gezündet. Die F i g. 5 ist also exakt anwendbar für den oberen Teil des Systems, d. h. über der Kapsel. Um nun den unteren Teil des Systems zu berücksichtigen, also unterhalb der Sprengkapsel, mit anderen Worten: mehr an Punkt O, muß der Pfeil über der Linie O Z umgekehrt werden, da in diesem Fall die Detonation von der Sprengkapsel gegen den Punkt O fortschreitet. In diesem Fall ist der in F i g. 5 angedeutete Winkel yx der Winkel γ und hat einen Betrag von 4,2°.This experiment involved the conditions of the combination from FIG. 4 E with FIG. 5. The explosive layer 5 is detonated above this in the middle by a detonator 6. The F i g. 5 can therefore be used exactly for the upper part of the system, ie above the capsule. In order to take into account the lower part of the system, i.e. below the detonator, in other words: more at point O, the arrow above the line OZ must be reversed, since in this case the detonation from the detonator advances towards point O. In this case, the one shown in FIG. 5 indicated angle y x the angle γ and has an amount of 4.2 °.

Da die Detonation gegen die gedachte Schnittlinie der Plattenebene läuft, ist der Winkel λ negativ. Die errechnete Kollisionsgeschwindigkeit Vc is:Since the detonation runs against the imaginary line of intersection of the plane of the plate, the angle λ is negative. The calculated collision speed V c is:

größer als die Schallgeschwindigkeit Cl, C 2 vor 4500 m/sec, jedoch nicht mehr als 20% (das wärt 5400 m/sec).greater than the speed of sound Cl, C 2 4500 m / sec, but not more than 20% (that would be 5400 m / sec).

Der maximale Abbiegewinkel an einer der Stahl platten (Φχ, Φ2) durch die Stoßwelle bei einer Kolli sionsgeschwindigkeit von etwa 4900 m/sec konnU mit etwa 0,6° ermittelt werden. Die Summe der Ab biegewinkel Φ der beiden Platten liegt also bei 1,2°.The maximum bending angle on one of the steel plates (Φχ, Φ 2 ) caused by the shock wave at a collision speed of around 4900 m / sec could be determined to be around 0.6 °. The sum of the bending angles Φ of the two plates is therefore 1.2 °.

Der Kollisionswinkel Ψ = (10 — 4,2) beträgt somi 5,8° und liegt damit über den in den Stahlplatten durci die Schockwelle hervorgerufenen Abbiegungen. Die gilt für den unteren Teil des Systems, also zwischei der Zündkapsel und dem Punkt O (Fig. 5), so dal durch die umgekehrte Richtung des Fortschreiten: der Detonation dieser Winkel als negativ betrachte werden kann. Der Kollisionswinkel Ψ im obere; Bereich, also zwischen der Zündkapsel und den Punkt Z, unterscheidet sich von Ψ, da in diesem FaI γ zuzurechnen ist (10 + 4,2°). Somit beträgt Ψ' 14,2The collision angle Ψ = (10-4.2) is thus 5.8 ° and is thus above the bends in the steel plates caused by the shock wave. This applies to the lower part of the system, that is, between the detonator and point O (Fig. 5), so that due to the reverse direction of progress: the detonation, this angle can be regarded as negative. The collision angle Ψ in the upper; Area, i.e. between the primer and point Z, differs from Ψ, since in this case γ is to be added (10 + 4.2 °). So Ψ 'is 14.2

B e i s ρ i e 1 2 45 B is ρ ie 1 2 45

Es wurde ein Sprengstoff mit einer Detonations geschwindigkeit D = 3275 m/sec bei einem Anfangs winkel 0 = 4° und einem Winkel γ = 17° für di Sprengplattierung herangezogen. Plattiert wurde ein ,3,175 mm starke Titanplatte Pl auf eine 12,7 mr "starke Platte aus Kohlenstoffstahl Pl. Beide Platte: hatten eine Dimension von 17,8 χ 22,9 cm.An explosive with a detonation speed D = 3275 m / sec at an initial angle of 0 = 4 ° and an angle γ = 17 ° was used for the explosive plating. A 3.175 mm thick titanium plate PI was plated on a 12.7 mm thick plate made of carbon steel PI. Both plates had dimensions of 17.8 × 22.9 cm.

Die Schallgeschwindigkeit Cl in Titan betrat.The speed of sound Cl in titanium entered.

4800 m/sec und C 2 im Kohlenstoffstahl 4500 m/sei In diesem System ist somit Titan mit 4800 m/sec da Metall der höchsten Schallgeschwindigkeit. 120°, hiervon errechnen sich mit 5760 m/sec.4800 m / sec and C 2 in carbon steel 4500 m / be In this system titanium is there with 4800 m / sec Metal of the highest speed of sound. 120 °, of which 5760 m / sec are calculated.

Die beiden Platten wurden in einem Abstand vo: etwa 6,35 mm angeordnet. AusThe two plates were spaced about 6.35 mm apart. Out

D = 3275 m/secD = 3275 m / sec

Vc = 3275 + .
c si
Vc = 3275 +.
c si

= 2610 m/sec= 2610 m / sec

sin (γ + δ)
ergibt sich eine Kollisionsgeschwindigkeit Vc vc
sin (γ + δ)
the result is a collision speed V c vc

15 1615 16

2610 m/sec. Diese Kollisionsgeschwindigkeit liegt in D = 6900 m/sec2610 m / sec. This collision speed is D = 6900 m / sec

dem erfindungsgemäßen Bereich. Die erhaltene Plattierung war hervorragend. 7=17°the range according to the invention. The plating obtained was excellent. 7 = 17 °

5 «5=3 5 «5 = 3

Vergleich ·Comparison ·

In Abwandlung des Beispiels 2 wurde nun eine Vc ~ 6900 + sin ( + ό) = 59O° m/sec Sprengstoffschicht mit einer Detonationsgeschwindigkeit angewendet, die außerhalb des erfindungsgemäßen eine Kollisionsgeschwindigkeit Vc von 5900 m/sec Bereichs liegt. Die anderen Verfahrensbedingungen io und ist damit wesentlich höher als 120% der Schallwurden gleichgehalten. Bei einer Detonationsge- geschwindigkeit von Titan.In a modification of Example 2, a V c ~ 6900 + sin ( + ό) = 59O ° m / sec explosive layer was used with a detonation speed that is outside the inventive collision speed V c of 5900 m / sec range. The other process conditions io and is thus significantly higher than 120% of the sounds were kept the same. At a detonation speed of titanium.

schwindigkeit von 6900 m/sec (Pentaerythrittetrani- Bei diesen Verfahrensbedingungen konnte keinespeed of 6900 m / sec (pentaerythritol tetrani- In these process conditions no

trat) und einem Winkel δ von 3° ergibt sich aus Plattierung erreicht werden.stepped) and an angle δ of 3 ° results from plating can be achieved.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur Herstellung einer im wesentlichen kontinuierlichen metallurgischen Verbindung zwisehen zwei Metallplatten mit Hilfe von Sprengkraft, indem die beiden Metallplatten in einem Winkel von 1 bis 60° zueinander angeordnet, auf mindestens einer der Metallplatten eine Schicht eines detonierenden Sprengstoffs aufgebracht und diese gezündet wird, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Sprengstoffschicht mit einem solchen Sprengstoffgewicht je Flächeneinheit anwendet, daß bei der Detonation der Kollisionsdruck die Elastizitätsgrenze des Metalls mit der niedersten Elastizitätsgrenze in dem System übersteigt und mindestens eines der Verhältnisse Kpllisionsgeschwindigkeit zu Schallgeschwindigkeit in den Metallschichten Vc : C < 1,2 ist mit der Maßgabe, daß — wenn das Verhältnis jeder Kollisionsgeschwindigkeit zu der Schallgeschwindigkeit der entsprechenden Metallschicht 1 < Vc: C < 1,2 ist, so daß nach den Gesetzen der Strömungslehre schräge Stoßwellen auftreten, die eine Strömungsablenkung bewirken, welche sich in den Platten als Abbiegung mit den Winkeln 0U Φ>2 äußert — der Kollisionswinkel Ψ zwischen den beiden Metallteilen im Kollisionsbereich den Maximalwert Φ der gesamten Abbiegungen ((P1 + Φ2) übersteigt.A method for producing an essentially continuous metallurgical connection between two metal plates with the aid of explosive force, in that the two metal plates are arranged at an angle of 1 to 60 ° to one another, a layer of a detonating explosive is applied to at least one of the metal plates and this is ignited, characterized in that that one uses an explosive layer with such an explosive weight per unit area that during the detonation the collision pressure exceeds the elastic limit of the metal with the lowest elastic limit in the system and at least one of the ratios of the collision velocity to the speed of sound in the metal layers V c : C <1.2 is with the proviso that - if the ratio of each collision speed to the speed of sound of the corresponding metal layer 1 < V c : C < 1.2, so that, according to the laws of fluid mechanics, oblique shock waves occur which cause a flow rate effect, which is expressed in the plates as a bend with the angles 0 U Φ> 2 - the collision angle Ψ between the two metal parts in the collision area exceeds the maximum value Φ of the total bends ((P 1 + Φ 2 ).
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