RU2174458C2 - Method of making large-size bimetallic steel-titanium sheets by explosion welding - Google Patents
Method of making large-size bimetallic steel-titanium sheets by explosion welding Download PDFInfo
- Publication number
- RU2174458C2 RU2174458C2 RU2000101208A RU2000101208A RU2174458C2 RU 2174458 C2 RU2174458 C2 RU 2174458C2 RU 2000101208 A RU2000101208 A RU 2000101208A RU 2000101208 A RU2000101208 A RU 2000101208A RU 2174458 C2 RU2174458 C2 RU 2174458C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sheet
- cladding
- welding
- steel
- thickness
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии сварки взрывом и может быть использовано при изготовлении биметаллических заготовок из разнородных металлов, в частности биметалла сталь-титан. The invention relates to explosion welding technology and can be used in the manufacture of bimetallic billets from dissimilar metals, in particular steel-titanium bimetal.
Известен способ сварки взрывом, по которому основной лист из стали зачищают до металлического блеска, обезжиривают и устанавливают на опору из песка, затем плакирующий лист устанавливают с нависанием на основной лист через дистанционные опоры со сварочным зазором, после чего на плакирующем листе монтируют заряд взрывчатого вещества с генератором плоского фронта. Приводятся рекомендации по расчету нависаний плакирующего листа (см. Крупин А. В. и др. Деформация металлов взрывом (М.: "Металлургия", 1975, с. 153 - 155). There is a method of explosion welding, in which the main sheet of steel is stripped to a metallic luster, degreased and mounted on a sand support, then the clad sheet is mounted overhanging the main sheet through distance supports with a welding gap, after which an explosive charge is mounted on the clad sheet flat front generator. Recommendations are given on calculating the overhang of a clad sheet (see Krupin A.V. et al. Deformation of metals by explosion (M .: Metallurgy, 1975, p. 153 - 155).
Опыт плакирования по данному способу показал, что в полученном соединении образуются краевые непровары, а также надрывы и сколы плакирующего слоя. В структуре соединения по мере удаления от начала сварки растет содержание литых включений и пор. The cladding experience of this method showed that in the resulting compound formed lack of penetration, as well as tears and chips of the cladding layer. The content of cast inclusions and pores increases in the structure of the compound as it moves away from the start of welding.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ получения биметалла сваркой взрывом, включающий сборку плакирующего листа, покрытого с одной стороны слоем жидкого стекла, с основным листом со сварочным зазором, который заполняют гелием или вакуумируют, раскладку взрывчатого вещества и его инициирование вдоль длинной стороны плоским фронтом, который создают отрезками детонирующего шнура, инициируемого от одного детонатора (Кудинов В.М., Коротеев А.Я. Сварка взрывом в металлургии (М.: "Металлургия", 1978, с. 94-112) - прототип. The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a method for producing bimetal by explosion welding, comprising assembling a clad sheet coated on one side with a layer of liquid glass, with a main sheet with a welding gap that is filled with helium or vacuum, the layout of the explosive and its initiation along the long side with a flat front, which is created by segments of a detonating cord initiated from a single detonator (Kudinov V.M., Koroteev A.Ya. Explosion welding in metallurgy (M .: "Meta Llurgy ", 1978, p. 94-112) - prototype.
Экспериментальная проверка показала, что при плакировании по известному способу не устраняются непровары, образуемые в начале процесса сварки взрывом, а также появляются непровары на боковых и конечных участках. Кроме того, наблюдаются на конечных участках сколы плакирующего листа и его надрывы. Для исключения трещин и разрывов в основном листе при отрицательных температурах производят подогрев листа. Однако удаленность полигонов, быстрое остывание листа на воздухе при транспортировке и монтаже не позволяют сохранить температуру предварительного подогрева. Вакуумирование сварочного зазора или заполнение гелием затруднено, т.к. требует тщательной герметизации сварочного зазора, что в свою очередь мешает процессу сварки взрывом в краевых зонах. Experimental verification showed that when cladding according to the known method, the lack of fusion formed at the beginning of the explosion welding process is not eliminated, as well as lack of fusion in the lateral and final sections. In addition, chips of the clad sheet and its tears are observed at the final sites. To exclude cracks and tears in the main sheet at negative temperatures, the sheet is heated. However, the remoteness of the landfills, the quick cooling of the sheet in air during transportation and installation do not allow to maintain the preheating temperature. Evacuating the welding gap or filling with helium is difficult, because requires careful sealing of the welding gap, which in turn interferes with the explosion welding process in the edge zones.
Задача, на решение которой направлено данное изобретение, является получение качественного соединения титана со сталью по всей поверхности крупногабаритных листов, а также обеспечение заданной атмосферы в сварочном зазоре в процессе сварки взрывом, сохранение заданной температуры основы в любое время года, предохранение поверхности плакирующего листа от бризантного действия взрывчатого вещества и обеспечение качественной обрезки плакирующего листа. The problem to which this invention is directed is to obtain a high-quality connection of titanium with steel over the entire surface of large sheets, as well as providing a given atmosphere in the welding gap during the explosion welding process, maintaining a given base temperature at any time of the year, protecting the surface of the clad sheet from blasting explosive actions and ensuring high-quality clipping of clad sheet.
Поставленные задачи решаются тем, что в способе получения крупногабаритных биметаллических листов сталь-титан сваркой взрывом, включающем зачистку свариваемых поверхностей, сборку пакета из плакирующего листа из титана, покрытого со стороны плакирования защитным слоем, и основного листа из стали, со сварочным зазором между ними и обеспечением нависаний, установку пакета на опору, заполнение сварочного зазора защитным газом, размещение заряда взрывчатого вещества на плакирующем листе и его инициирование по длинной стороне генератором плоского фронта, к основному листу на одном уровне с плакируемой поверхностью по всему периметру приваривают технологические пластины из стали толщиной 0,7 - 1,0 толщины плакирующего листа и шириной, равной его нависанию, при этом поверхность технологических пластин со стороны плакирования зачищают до металлического блеска, а приварку производят прерывистым швом с шагом более 100 мм со стороны, противоположной плакированию, собранный пакет на опоре располагают под углом 3 - 6o к горизонту, а сварочный зазор заполняют аргоном с нижней стороны пакета, верхнюю часть опоры выполняют из песка, нагретого до температуры 60 - 150oC, а толщину слоя песка берут не менее толщины основного листа, инициирование заряда производят одновременно вдоль всей длинной стороны, при этом генератор плоского фронта располагают так, чтобы фронт детонации распространялся под углом 3-10o к длинной стороне основного листа, защитный слой плакирующего листа имеет следующий состав, мас.%: SiO2 30-37; B2O3 32-37; Al2O3 8-12; CaO 2-4; BaO 4-6, вода остальное.The tasks are solved in that in the method for producing large-sized bimetallic steel-titanium sheets by explosion welding, including cleaning the surfaces to be welded, assembling a package of a clad sheet of titanium coated on the cladding side with a protective layer, and a base sheet of steel, with a welding gap between them and providing overhangs, installing the package on a support, filling the welding gap with protective gas, placing an explosive charge on the clad sheet and initiating it along the long side with a generator of a flat front, technological plates of steel with a thickness of 0.7 - 1.0 thickness of the cladding sheet and a width equal to its overhang and a width equal to its overhang are welded to the main sheet on the same level with the plated surface around the entire perimeter, while the surface of the technological plates on the cladding side is cleaned to a metallic luster and welding is performed with an intermittent seam with a pitch of more than 100 mm from the side opposite to cladding, the assembled package on the support is placed at an angle of 3 - 6 o to the horizontal, and the welding gap is filled with argon from the lower side package, the upper part of the support is made of sand heated to a temperature of 60 - 150 o C, and the thickness of the sand layer is taken not less than the thickness of the main sheet, the charge is initiated simultaneously along the entire long side, while the flat front generator is positioned so that the detonation front propagates at an angle of 3-10 o to the long side of the base sheet, the protective layer of the cladding sheet has the following composition, wt.%: SiO 2 30-37; B 2 O 3 32-37; Al 2 O 3 8-12; CaO 2-4; BaO 4-6, the rest is water.
Приварка технологических пластин на одном уровне с плакируемой поверхностью позволяет начало и окончание процесса сварки взрывом вынести за пределы основного листа, что исключает появление начальных и конечных непроваров. Толщина пластин выбирается из условия снижения в 2-3,5 раза скорости обрезки нависающих частей плакирующего слоя, а приварка технологических пластин прерывистым швом с шагом более 100 мм со стороны, противоположной плакированию, позволяет исключить влияние сварных швов на процесс сварки взрывом и обеспечить прочное соединение пластин с основой при транспортировке. При шаге меньше 100 мм сварной шов будет отрицательно влиять на массовые характеристики и затруднит обрезку нависающих частей листа. Зачистка технологических пластин до металлического блеска исключает попадание в сварное соединение титана со сталью загрязнений (окалины, окисленных плен) в процессе сварки взрывом и повышает его прочность. Welding of technological plates at the same level as the clad surface allows the beginning and end of the explosion welding process to be moved outside the main sheet, which eliminates the appearance of initial and final lack of penetration. The thickness of the plates is chosen from the condition of reducing by 2-3.5 times the cutting speed of the overhanging parts of the cladding layer, and the welding of technological plates with an intermittent seam with a pitch of more than 100 mm from the side opposite to cladding eliminates the effect of welds on the explosion welding process and ensures a strong connection plates with a base during transportation. At steps less than 100 mm, the weld will adversely affect the mass characteristics and make it difficult to trim the overhanging parts of the sheet. Stripping technological plates to a metallic luster prevents contaminants (scale, oxidized captures) from entering the welded joint of titanium with steel during explosion welding and increases its strength.
Выполнение пластин шириной, равной нависающей части плакирующего листа, упрощает крепление болтами основного листа к плакирующему и герметизацию зазора. The implementation of the plates with a width equal to the overhanging part of the cladding sheet, simplifies the bolting of the main sheet to the cladding and sealing the gap.
Покрытие поверхности титанового листа со стороны плакирования приведенным защитным составом позволяет защитить поверхность не только от взрывчатого вещества, но и от насыщения поверхности водородом при высокой температуре, которая возникает в контакте с зарядом. Coating the surface of the titanium sheet from the cladding side with the given protective composition allows you to protect the surface not only from explosives, but also from saturation of the surface with hydrogen at high temperature, which occurs in contact with the charge.
Для обеспечения заданной температуры основы в любое время года верхнюю часть опоры выполняют из песка, нагретого до температуры 60-150oC. Высокая теплоемкость песка и отсутствие его контакта с атмосферой дают возможность длительное время сохранять заданную температуру, а хороший контакт горячего песка с основным листом по всей поверхности - быстро его нагревать. Наличие сварочного зазора между основным и плакирующим листами снижает теплоотдачу основного листа в атмосферу. Температуру нагрева песка назначают в зависимости от температуры окружающего воздуха. Максимальная температура 150oC при температуре воздуха -20oC. При более низкой температуре ведение взрывных работ затруднено.To ensure a given base temperature at any time of the year, the upper part of the support is made of sand heated to a temperature of 60-150 o C. The high heat capacity of the sand and the absence of its contact with the atmosphere make it possible to maintain a predetermined temperature for a long time, and good contact of hot sand with the main sheet over the entire surface - quickly heat it. The presence of a welding gap between the main and clad sheets reduces the heat transfer of the main sheet to the atmosphere. The heating temperature of the sand is assigned depending on the ambient temperature. The maximum temperature is 150 o C at an air temperature of -20 o C. At a lower temperature blasting is difficult.
При толщине слоя песка менее толщины основы нагрев ее будет неэффективен. If the thickness of the sand layer is less than the thickness of the substrate, its heating will be ineffective.
Аргон тяжелее воздуха, поэтому для полного вытеснения воздуха из сварочного зазора аргон подают снизу, а собранный пакет располагают на опоре под углом 3-6o к горизонту.Argon is heavier than air, therefore, to completely displace air from the welding gap, argon is supplied from below, and the assembled package is placed on a support at an angle of 3-6 o to the horizon.
Расположение генератора плоского фронта при инициировании заряда так, чтобы фронт распространялся под углом 3-10o к длинной стороне, устраняет обрезку нависающей части плакирующего листа одновременно по всей длине и тем самым исключает образование таких дефектов, как сколы, надрывы и т.п.The location of the flat front generator when initiating the charge so that the front propagates at an angle of 3-10 o to the long side, eliminates the clipping of the overhanging part of the clad sheet at the same time along the entire length and thereby eliminates the formation of defects such as chips, tears, etc.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 - общая схема осуществления способа, на фиг. 2 - распространение фронта детонации. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 is a general diagram of a method, FIG. 2 - propagation of the detonation front.
К основному листу 1 на одном уровне с плакируемой поверхностью по всему периметру приваривают технологические пластины 2. Основной лист 1 собирают с плакирующим листом 3 с определенным сварочным зазором 4. Собранный пакет под углом B = 3-6o к горизонту устанавливают на опору 5, верхняя часть 6 которой выполнена из песка. Затем производят заполнение аргоном сварочного зазора 4 с нижней стороны. Раскладывают заряд взрывчатого вещества 7 на поверхности плакирующего листа 3 и монтируют генератор 8 плоского фронта вдоль длинной стороны так, чтобы плоский фронт детонации (фиг. 2) распространялся под углом A = 3-10o к длинной стороне основного листа 1.Technological plates 2 are welded to the
Пример. Предлагаемый способ опробовали при изготовлении биметалла сталь-титан путем соединения сваркой взрывом основного листа из стали 09Г2С размерами 4000 x 2100 x 30 мм с листом из титанового сплава Вт 1-0 размерами 4080 x 3210 x 5 мм. Плакируемую поверхность основного листа зачистили и по его периметру заподлицо приварили технологические пластины из стали толщиной 4 мм. Ширина пластин 40 мм, со стороны инициирования заряда 70 мм. Приварку производили прерывистым швом с шагом 200 мм со стороны, противоположной плакированию. Поверхность технологических пластин зачистили до металлического блеска и обезжирили. На поверхность плакирующего листа, контактирующего с зарядом взрывчатого вещества, нанесли защитное покрытие толщиной 0,5 мм следующего состава: SiO2 35%; B2O3 35%; Al2O3 12%; CaO 4%; BaO 6%, вода остальное, просушили и скрепили болтами с основным листом с образованием сварочного зазора. Собранный пакет установили на опору, верхняя часть которой толщиной 50 мм была выполнена из песка, нагретого до 100oC. Температура окружающего воздуха -10oC. Пакет на опоре располагали под углом 5o к горизонту. Затем размещали заряд взрывчатого вещества и монтировали генератор плоского фронта из системы детонирующих шнуров равной длины. Концы шнуров подсоединили к детонирующему шнуру, который располагали в заряде под углом 5o к длинной стороне основного листа. После размещения заряда заполнили сварочный зазор аргоном, подавая его с нижней стороны пакета, и произвели инициирование заряда взрывчатого вещества.Example. The proposed method was tested in the manufacture of steel-titanium bimetal by explosive bonding of a base sheet of steel 09G2S with dimensions 4000 x 2100 x 30 mm and a sheet of titanium alloy W 1-0 with dimensions 4080 x 3210 x 5 mm. The plated surface of the main sheet was cleaned and technological plates made of steel with a thickness of 4 mm were flush-welded around its perimeter. The width of the plates is 40 mm, from the initiation side of the charge is 70 mm. Welding was performed with an intermittent seam with a pitch of 200 mm from the side opposite to cladding. The surface of the technological plates was cleaned to a metallic luster and degreased. A protective coating with a thickness of 0.5 mm of the following composition was applied to the surface of the cladding sheet in contact with the explosive charge: SiO 2 35%; B 2 O 3 35%; Al 2 O 3 12%; CaO 4%; BaO 6%, the rest water, dried and bolted to the base sheet to form a welding gap. The assembled bag was mounted on a support, the upper part of which was 50 mm thick and made of sand heated to 100 o C. Ambient temperature was -10 o C. The bag was placed on the support at an angle of 5 o to the horizontal. Then the explosive charge was placed and a flat front generator was mounted from a system of detonating cords of equal length. The ends of the cords were connected to a detonating cord, which was placed in the charge at an angle of 5 o to the long side of the main sheet. After placing the charge, the welding gap was filled with argon, feeding it from the bottom of the packet, and the explosive charge was initiated.
В результате плакирования получили лист биметалла сталь-титан со 100% сплошностью, прочностью соединения титана со сталью более 140 МПа по всей поверхности, волнообразной линией соединения с минимальным количеством расплавов и пор. As a result of cladding, a steel-titanium bimetal sheet was obtained with 100% continuity, the strength of the connection of titanium with steel more than 140 MPa over the entire surface, a wavy connection line with a minimum number of melts and pores.
Таким образом, предлагаемый способ получения биметалла сталь-титан сваркой взрывом обеспечивает высокое качество и прочность соединения крупногабаритных листов с гладкой и ровной кромкой. Это достигается за счет приварки к основному листу удлиняющих технологических пластин, вследствие чего процесс сварки начинается и заканчивается на этих пластинах, что исключит образование на основном листе таких дефектов, как непровары, сколы, надрывы и т.п. Thus, the proposed method for the production of steel-titanium bimetal by explosion welding provides high quality and bond strength of large sheets with a smooth and even edge. This is achieved by welding to the base sheet of extension technological plates, as a result of which the welding process begins and ends on these plates, which eliminates the formation of defects such as imperfections, chips, tears, etc. on the main sheet.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000101208A RU2174458C2 (en) | 2000-01-12 | 2000-01-12 | Method of making large-size bimetallic steel-titanium sheets by explosion welding |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000101208A RU2174458C2 (en) | 2000-01-12 | 2000-01-12 | Method of making large-size bimetallic steel-titanium sheets by explosion welding |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2174458C2 true RU2174458C2 (en) | 2001-10-10 |
| RU2000101208A RU2000101208A (en) | 2001-10-27 |
Family
ID=20229501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000101208A RU2174458C2 (en) | 2000-01-12 | 2000-01-12 | Method of making large-size bimetallic steel-titanium sheets by explosion welding |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2174458C2 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008025406A1 (en) | 2008-05-27 | 2009-12-03 | Zao Energometall | Device for the production of bimetal-materials of steel-titanium for large workpieces with the connection of two pre-treated plates, has a sling plate arranged in an interval over an immovable disk, and an ignition load |
| WO2010123402A1 (en) * | 2009-04-21 | 2010-10-28 | Закрытое Акционерное Общество "Завод Нестандартного Оборудования" | Bimetallic billet and a method for manufacturing a clad metal sheet |
| DE202008018079U1 (en) | 2008-05-27 | 2011-08-29 | Zao Energometall | Apparatus for producing a bimetallic steel-titanium material for large workpieces |
| RU2453409C2 (en) * | 2010-08-17 | 2012-06-20 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский институт машиностроения им. В.В. Бахирева" | Method of producing large sheets of composite material using explosion welding |
| RU2463139C1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Method of producing titanium-steel composite material |
| RU2774254C1 (en) * | 2021-04-19 | 2022-06-16 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") | Method for connecting large-sized bimetal sheets |
-
2000
- 2000-01-12 RU RU2000101208A patent/RU2174458C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008025406A1 (en) | 2008-05-27 | 2009-12-03 | Zao Energometall | Device for the production of bimetal-materials of steel-titanium for large workpieces with the connection of two pre-treated plates, has a sling plate arranged in an interval over an immovable disk, and an ignition load |
| DE202008018079U1 (en) | 2008-05-27 | 2011-08-29 | Zao Energometall | Apparatus for producing a bimetallic steel-titanium material for large workpieces |
| WO2010123402A1 (en) * | 2009-04-21 | 2010-10-28 | Закрытое Акционерное Общество "Завод Нестандартного Оборудования" | Bimetallic billet and a method for manufacturing a clad metal sheet |
| RU2453409C2 (en) * | 2010-08-17 | 2012-06-20 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский институт машиностроения им. В.В. Бахирева" | Method of producing large sheets of composite material using explosion welding |
| RU2463139C1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Method of producing titanium-steel composite material |
| RU2774254C1 (en) * | 2021-04-19 | 2022-06-16 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") | Method for connecting large-sized bimetal sheets |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100264282B1 (en) | A method of brazing | |
| US3434197A (en) | Explosive welding | |
| JP2004216457A5 (en) | ||
| CN106077951B (en) | Control the method that nickel-base alloy multilayer wire filling laser welding beat-affected zone crack is formed | |
| US20080035615A1 (en) | Lap welding of steel articles having a corrosion resisting metallic coating | |
| CN106956073A (en) | The method and destructor of a kind of groove profile hot melt interface Explosion composite of sheet metal | |
| RU2174458C2 (en) | Method of making large-size bimetallic steel-titanium sheets by explosion welding | |
| CN111360366A (en) | Welding method of full penetration overhead plate | |
| CN105081574B (en) | A kind of layering pulse laser reduces the method that invar steel welds hot cracking tendency | |
| US4817859A (en) | Method of joining nodular cast iron to steel by means of fusion welding | |
| RU2649929C1 (en) | Method of heat-resistant intermetallide coating producing on the surface of the low-carbon steel plate | |
| JP5015443B2 (en) | How to repair holes in metal workpieces | |
| WO2011052903A2 (en) | Stainless steel joining method | |
| JP3801186B2 (en) | Ultra-thick welded material by multilayer submerged arc welding | |
| CN104741765A (en) | Method for preparing high-bonding-strength pure-molybdenum composite board through hot explosive welding | |
| US6127643A (en) | Welding process | |
| US3693243A (en) | Method and apparatus for cladding metals | |
| CN111058966B (en) | Manufacturing method of pulse engine hard partition plate | |
| CN104439756B (en) | A kind of passive from lotion growing high hot automatic welding carbon steel metalloid and preparation method thereof and using method | |
| US5003880A (en) | Process for the impact healing of inner discontinuities or defects in the sub-surface region of a cast component | |
| RU2074074C1 (en) | Method of explosion welding of thin sheet blanks | |
| RU2725510C1 (en) | Method of producing heat-resistant coatings on steel | |
| RU2270742C1 (en) | Method for producing composition type steel-aluminum adapter by explosion welding | |
| US2323666A (en) | Method of making composite metal slabs | |
| RU2725503C1 (en) | Method of producing heat-resistant coatings on steel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160113 |