RU2141889C1

RU2141889C1 - Method for making article with inner cavities

Info

Publication number: RU2141889C1
Application number: RU98106405A
Authority: RU
Inventors: С.А. Шестаков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Производственно-коммерческая фирма "ХЭЛТ"
Priority date: 1998-04-07
Filing date: 1998-04-07
Publication date: 1999-11-27

Abstract

FIELD: explosion welding of articles with inner cavities such as heat exchangers, heat controllers, crystallizers and other apparatuses in electrothermal and chemical industry branches. SUBSTANCE: article is assembled before welding. Easy-to-fuse connecting member is wound along helical line onto cavity forming member. Tubular inner envelope is placed. Cavity forming member is wound onto outer surface of envelope along helical line. At welding detonation front is directed across cavity forming tube. EFFECT: lowered labor consumption at making article, its enhanced thermal characteristics. 1 exp, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технологии сварки взрывом и может быть использовано для изготовления изделий с внутренними полостями, таких как теплообменники, кристаллизаторы и другие устройства электротермической и химической промышленности. The invention relates to explosion welding technology and can be used for the manufacture of products with internal cavities, such as heat exchangers, crystallizers and other devices of the electrothermal and chemical industries.

Известен способ получения изделий с внутренними полостями сваркой взрывом, при котором в замкнутой оболочке располагают с переменным зазором трубчатые полостеобразующие элементы с предварительно надетыми дистанционными втулками. Для сварки взрывом элементов между собой и с оболочкой все заряды взрывчатого вещества инициируют одновременно, полостеобразующие элементы устанавливают пучком, расходящимся внутрь оболочки (см. авт. св. СССР N 1365530, B 23 K 20/08, 1992). There is a method of producing products with internal cavities by explosion welding, in which tubular cavity-forming elements with pre-mounted distance bushings are arranged with a variable gap in a closed shell. For explosion welding of elements between themselves and with the shell, all explosive charges are initiated simultaneously, cavity-forming elements are installed with a beam diverging into the shell (see ed. St. USSR N 1365530, B 23 K 20/08, 1992).

Причиной, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, является сложность и трудоемкость сборки в пучок полостеобразующих элементов, а также необходимость удаления дистанционных втулок после сварки. The reason that impedes the achievement of the technical result indicated below when using the known method is the complexity and laboriousness of assembling into the bundle of cavity-forming elements, as well as the need to remove the spacer sleeves after welding.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения изделий с внутренними полостями сваркой взрывом, при котором полостеобразующие элементы в виде труб располагают пучком в трубчатой оболочке симметрично относительно ее продольной оси. Между трубами помещают соединительные элементы - стержни из легкоплавкого материала. Процесс ведут при скорости соударения 200-450 м/с, после сварки осуществляют термообработку при температуре на 5-20^oC выше температуры ликвидуса материала соединительных стержней (см. патент РФ N 1541913, B 23 K 20/08, 1997).Closest to the claimed method is a method for producing products with internal cavities by explosion welding, in which cavity-forming elements in the form of pipes are arranged in a bundle in a tubular shell symmetrically with respect to its longitudinal axis. Between the pipes are placed connecting elements - rods of fusible material. The process is carried out at a collision speed of 200-450 m / s, after welding, heat treatment is carried out at a temperature of 5-20 ^o C higher than the liquidus temperature of the material of the connecting rods (see RF patent N 1541913, B 23 K 20/08, 1997).

Достижению указанного ниже технического результата препятствуют в известном способе такие недостатки, как трудоемкость и невысокий КПД изделия, полученного этим способом. The achievement of the following technical result is hampered in the known method, such disadvantages as the complexity and low efficiency of the product obtained by this method.

Цель изобретения - снижение трудоемкости и повышение теплофизических характеристик готового изделия. The purpose of the invention is to reduce the complexity and increase the thermophysical characteristics of the finished product.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе получения изделий с внутренними полостями, при котором предварительно выполняют сборку трубчатой внешней оболочки с трубчатыми полостеобразующими элементами, а затем осуществляют сварку взрывом, согласно изобретению при сборке легкоплавкий соединительный элемент навивают по винтовой линии на полостеобразующий элемент, затем устанавливают трубчатую внутреннюю оболочку, на ее внешнюю поверхность по винтовой линии навивают полостеобразующий элемент, при этом сварку взрывом осуществляют перемещением точки контакта в направлении, перпендикулярном полостеобразующему элементу. The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known method for producing products with internal cavities, in which the tubular outer shell with tubular cavity-forming elements is preassembled, and then explosion welding is performed, according to the invention, when assembling, the low-melting connecting element is wound along a helical line cavity-forming element, then a tubular inner shell is installed, a cavity is wound on its outer surface along a helical line forming element, wherein the explosion welding is carried out by moving the contact point in a direction perpendicular polosteobrazuyuschemu element.

Указанные отличительные признаки не выявлены из аналогичных технических решений, известных в исследованном заявителем уровнем техники. Исходя из совокупности признаков наиболее близкого аналога (прототипа), выявленного при исследовании, отличительные признаки заявляемого технического решения являются существенными по отношению к техническому результату. These distinctive features are not identified from similar technical solutions known in the prior art investigated by the applicant. Based on the set of features of the closest analogue (prototype) identified in the study, the distinguishing features of the proposed technical solution are significant in relation to the technical result.

В результате осуществления способа при винтовом расположении полостеобразующего элемента увеличиваются теплофизические характеристики готового изделия, так как в кольцевом сечении канала змеевика под действием центробежных сил происходит деформация профиля скорости, возникает вторичная циркуляция (макровихри), увеличивающая степень турбуленции ядра потока, что способствует интенсификации переноса теплоты. Наибольший эффект интенсификации теплопередачи достигается при создании чередующихся винтообразных плавно очерченных выступов на внутренней поверхности трубы, которые получаются при реализации данного способа за счет навивки соединительного легкоплавкого элемента на поверхность полостеобразующего элемента. As a result of the method, the thermophysical characteristics of the finished product increase with the screw arrangement of the cavity-forming element, since in the annular section of the coil channel under the action of centrifugal forces, the velocity profile is deformed, secondary circulation (macrovortices) arises, increasing the degree of turbulence of the flow core, which contributes to the intensification of heat transfer. The greatest effect of the intensification of heat transfer is achieved when creating alternating helical, smoothly defined protrusions on the inner surface of the pipe, which are obtained by implementing this method by winding the connecting fusible element onto the surface of the cavity-forming element.

Поскольку из уровня техники, исследованного заявителем, не выявлены признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного способа и оказывающие влияние на достижение предусмотренного технического результата, следовательно, изобретение соответствует условиям "новизна" и "изобретательский уровень". Since the prior art investigated by the applicant, no signs are found that match the distinguishing features of the claimed method and affect the achievement of the intended technical result, therefore, the invention meets the conditions of "novelty" and "inventive step".

На фиг.1 - схема сварки взрывом, на фиг.2 - полученное после сварки изделие. In Fig.1 is a diagram of an explosion welding, in Fig.2 is a product obtained after welding.

Способ осуществляют следующим образом. Подготовленный трубчатый полостеобразующий элемент 1 заполняют каналообразующим наполнителем 2, после этого на полостеобразующий элемент 1 навивают по спирали соединительный элемент 3. Устанавливают на оплавку 4 оболочку 5, на поверхности которой размещают по винтовой линии полостеобразующий элемент 1 с размещенным на нем соединительным элементом 3. Затем концентрично собранным в набор деталям устанавливают внешнюю оболочку 6, сверху размещают генератор 7. Всю сборку устанавливают на подставку 8 и помещают в контейнер 9, который заполняют взрывчатым веществом 10. Подрыв заряда осуществляется от электродетонатора 11, установленного в контейнере 9 в вершине конуса 7. В результате прохождения по ВВ детонационной волны оболочка 6 разгоняется до соударения с поверхностью полостеобразующего элемента 1. Происходит совместная пластическая деформация поперечного сечения последнего, легкоплавкого элемента 3 и металла оболочек 5, 6. Часть металла затекает в зазор между витками трубчатого элемента 1. После соударения конструкция приобретает форму изделия, представленного на фиг.2. Удаление наполнителя 2 из полости трубчатого элемента 1 происходит самопроизвольно под действием волн разгрузки. Полученное изделие подвергают термообработке при температуре на 10^oC выше температуры ликвидуса материала соединительного элемента 3 в течение 5 минут.The method is as follows. The prepared tubular cavity-forming element 1 is filled with channel-forming filler 2, after which the connecting element 3 is helically screwed onto the cavity-forming element 1. A shell 5 is mounted on the flange 4, on the surface of which a cavity-forming element 1 is placed with a connecting element 3 placed on it. Then, concentrically the assembled parts set the outer shell 6, the generator 7 is placed on top. The entire assembly is installed on the stand 8 and placed in a container 9, which is filled explosive 10. The charge is detonated from the electric detonator 11 installed in the container 9 at the top of the cone 7. As a result of the detonation wave passing through the explosive, the shell 6 accelerates to collide with the surface of the cavity-forming element 1. Joint plastic deformation of the cross section of the last, low-melting element 3 and metal shells 5, 6. Part of the metal flows into the gap between the turns of the tubular element 1. After impact, the design takes the form of the product shown in figure 2. Removal of the filler 2 from the cavity of the tubular element 1 occurs spontaneously under the action of unloading waves. The resulting product is subjected to heat treatment at a temperature of 10 ^o C above the liquidus temperature of the material of the connecting element 3 for 5 minutes.

Пример выполнения способа. В качестве полостеобразующего элемента 1 использована медная трубка диаметром 10 мм с толщиной стенки 1 мм. Эту медную трубку заполняли твердым каналообразующим наполнителем 2, в частности тиосульфатом натрия. На медную трубку навивали соединительный элемент 3 в виде проволоки из латуни Л63 (ГОСТ 1552-70) диаметром 1 мм. Шаг навивки проволоки выбирали равным двум ее диаметрам. На стальную оправку 4 с кольцевым зазором, равным 1,5 мм, устанавливали оболочку 5 из алюминиево-магниевого сплава Амг-6. Зазор заполняли самоудаляющимся твердым наполнителем - тиосульфатом натрия. На поверхности оболочки 5 по винтовой линии размещали медную трубку с навитой латунной проволокой. Концентрично собранному набору устанавливали с зазором 3 мм оболочку 6 из стали 12Х18Н10Т (ГОСТ 5632-72) толщиной 3 мм. После установки конуса 7 и помещения собранных в набор деталей в контейнер 9 последний заполняли аммонитом N 6ЖВ, высота заряда составляла 20 мм. Подрывая заряд, осуществляли сварку взрывом. Полученное изделие после самопроизвольного удаления каналообразующего наполнителя, перешедшего в жидкое состояние в результате разогрева деталей, подвергали термообработке при температуре 915^oC в течение 5 минут.An example of the method. As a cavity-forming element 1, a copper tube with a diameter of 10 mm and a wall thickness of 1 mm was used. This copper tube was filled with solid channel-forming filler 2, in particular sodium thiosulfate. A connecting element 3 was wound onto a copper tube in the form of a wire made of brass L63 (GOST 1552-70) with a diameter of 1 mm. The wire winding pitch was chosen equal to its two diameters. On a steel mandrel 4 with an annular gap equal to 1.5 mm, a shell 5 of Amg-6 aluminum-magnesium alloy was installed. The gap was filled with a self-removing solid filler - sodium thiosulfate. On the surface of the sheath 5, a copper tube with a wound brass wire was placed along a helix. Concentrically assembled the set was installed with a gap of 3 mm shell 6 of steel 12X18H10T (GOST 5632-72) with a thickness of 3 mm. After the cone 7 was installed and the parts assembled in a set of parts were placed in the container 9, the latter was filled with ammonite N 6ZHV, the charge height was 20 mm. Undermining the charge, welding was carried out by explosion. The resulting product after spontaneous removal of the channel-forming filler, which went into a liquid state as a result of heating the parts, was subjected to heat treatment at a temperature of 915 ^o C for 5 minutes.

Claims

A method of obtaining products with internal cavities, in which the tubular outer shell is assembled with the tubular cavity-forming element and the fusible connecting element, and then explosion welding is performed, characterized in that during assembly the fusible connecting element is wound along the cavity-forming element in a helical line, then the tubular internal a shell, a cavity-forming element is wound on its outer surface along a helix, while welding is carried out by moving the point of contact that in a direction perpendicular polosteobrazuyuschemu element.