RU2349419C2 - Method of obtaining of composite superconducting products - Google Patents
Method of obtaining of composite superconducting products Download PDFInfo
- Publication number
- RU2349419C2 RU2349419C2 RU2007114474/02A RU2007114474A RU2349419C2 RU 2349419 C2 RU2349419 C2 RU 2349419C2 RU 2007114474/02 A RU2007114474/02 A RU 2007114474/02A RU 2007114474 A RU2007114474 A RU 2007114474A RU 2349419 C2 RU2349419 C2 RU 2349419C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder
- metal
- steel
- pressed
- reflector
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии получения сверхпроводящих изделий с помощью энергии взрывчатых веществ и может быть использовано в радиоэлектронной промышленности при изготовлении сверхпроводящих токопроводов, распыляемых мишеней и т.п.The invention relates to a technology for producing superconducting products using explosive energy and can be used in the electronics industry in the manufacture of superconducting conductors, sputtering targets, and the like.
Известен способ получения композиционных сверхпроводящих изделий из порошка, позволяющий получать сверхпроводящие изделия в металлической оболочке, при котором производят загрузку порошка сверхпроводящего материала в стальной контейнер с цилиндрической внутренней полостью. Затем осуществляют подпрессовку и герметизацию контейнера пуансоном в виде медного диска. Полученную заготовку размещают на стальной опоре, установленной в песчаном грунте под углом к продольной оси канала ствола порохового метательного устройства, равным 78-80°. Собирают пакет под сварку взрывом из плакирующей заготовки в виде медного диска, соединенной с демпфирующей прокладкой из высокоэластичного материала и стальным экраном, устанавливают пакет на стальной контейнер со сварочным зазором, равным 0,75-1,25 толщины плакирующей заготовки, после чего осуществляют сварку взрывом путем ударного нагружения за счет разгона цилиндрического ударника из высокопластичного материала пороховым метательным устройством и удара его в стальной экран со скоростью 480-620 м/с (Патент РФ №2240205, МПК 7 B22F 3/08, В23К 20/08, опубл 20.11.04, БИ 32).A known method for producing composite superconducting products from a powder, which allows to obtain superconducting products in a metal shell, in which the powder of the superconducting material is loaded into a steel container with a cylindrical internal cavity. Then carry out prepressing and sealing the container with a punch in the form of a copper disk. The resulting billet is placed on a steel support installed in sandy soil at an angle to the longitudinal axis of the bore of the gunpowder throwing device, equal to 78-80 °. A bag for explosion welding is assembled from a cladding blank in the form of a copper disk connected to a damping pad made of highly elastic material and a steel screen, a bag is placed on a steel container with a welding gap equal to 0.75-1.25 of the thickness of the cladding blank, and then explosion welding is performed by shock loading due to the acceleration of a cylindrical impactor of a highly plastic material by a powder throwing device and its impact on a steel screen at a speed of 480-620 m / s (RF Patent No. 2240205, IPC 7 B22F 3/08, V23K 20/08, opu Bl 20.11.04, BI 32).
Недостатком данного способа является размещение стального контейнера с прессуемым порошком под углом к продольной оси канала ствола порохового метательного устройства, вследствие чего предельная толщина загружаемого в контейнер порошка сверхпроводящего материала ограничена и не превышает 6 мм. При большей толщине порошкового слоя возможно частичное растрескивание сверхпроводящей керамики и повреждение плакирующей заготовки в процессе прессования и сварки, что ограничивает технологические области применения данного способа.The disadvantage of this method is the placement of the steel container with the pressed powder at an angle to the longitudinal axis of the barrel channel of the powder propellant device, as a result of which the maximum thickness of the superconducting material loaded into the powder container is limited and does not exceed 6 mm. With a larger thickness of the powder layer, partial cracking of the superconducting ceramics and damage to the cladding blank during pressing and welding are possible, which limits the technological fields of application of this method.
Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату является способ получения плоских сверхпроводящих изделий сваркой взрывом, при котором на стальном основании устанавливают пресс-форму в виде стального цилиндра со сквозным каналом. В нем размещают металлический отражатель в виде стального диска. В стволе пороховой метательной установки разгоняют ударник. Удельная масса отражателя составляет 0,48-0,87 удельной массы ударника. На верхнем торце отражателя размещают слой пористой передающей среды из труднопрессуемого материала с удельной массой 0,1-1,17 удельной массы отражателя. Толщина слоя пористой передающей среды между основанием и нижним торцом отражателя составляет 2-3 толщины контейнера с прессуемым порошком. Контейнер нагревают до температуры 850-950°С. Скорость ударника 500-700 м/с. Отношение удельной массы ударника к сумме удельных масс контейнера, верхнего и нижнего теплоизолирующих слоев электропечи и слоев пористой передающей среды составляет 0,9-1,6. Способ позволяет получить сверхпроводящее изделие с высокой твердостью и плотностью, близкой к предельной, но небольшой толщины (Патент РФ №2116177, МПК 6 В23К 20/08, опубл. 27.07.98, БИ №21).The closest in technical level and the achieved result is a method for producing flat superconducting products by explosion welding, in which a mold in the form of a steel cylinder with a through channel is installed on a steel base. A metal reflector in the form of a steel disk is placed in it. In the barrel of a powder propellant installation, the drummer is dispersed. The specific gravity of the reflector is 0.48-0.87 of the specific gravity of the striker. At the upper end of the reflector, a layer of a porous transmission medium from a hardly pressed material with a specific gravity of 0.1-1.17 of the specific gravity of the reflector is placed. The thickness of the layer of porous transmission medium between the base and the lower end of the reflector is 2-3 thicknesses of the container with the pressed powder. The container is heated to a temperature of 850-950 ° C. The speed of the striker is 500-700 m / s. The ratio of the specific mass of the striker to the sum of the specific gravities of the container, the upper and lower heat-insulating layers of the electric furnace and the layers of the porous transmission medium is 0.9-1.6. The method allows to obtain a superconducting product with high hardness and density, close to the limit, but small thickness (RF Patent No. 2116177, IPC 6 V23K 20/08, publ. 27.07.98, BI No. 21).
Данный способ имеет невысокий технический уровень, что обусловлено размещением контейнера с прессуемым порошком сверхпроводящего материала на теплоизолирующем слое, расположенном на поверхности пресс-формы, и применением толстых слоев пористой передающей среды, что ограничивает предельную толщину прессуемого материала примерно до 1 см. При большей толщине порошкового слоя происходит существенное снижение плотности получаемых сверхпроводящих изделий с одновременным снижением их прочностных свойств.This method has a low technical level, which is due to the placement of the container with the pressed powder of superconducting material on a heat insulating layer located on the surface of the mold, and the use of thick layers of a porous transfer medium, which limits the maximum thickness of the pressed material to about 1 cm. With a larger thickness of the powder layer there is a significant decrease in the density of the obtained superconducting products with a simultaneous decrease in their strength properties.
В связи с этим важнейшей задачей является разработка нового способа получения длинномерных композиционных сверхпроводящих изделий с металлической оболочкой, с плотностью сверхпроводящего материала, близкой к предельной, по новой технологической схеме формирования импульсов давления в составном ударнике с прессуемым порошком сверхпроводящего материала, с обеспечением при этом высокого давления по высоте порошкового слоя в 4-5 раз большей, чем по прототипу, обеспечивающего равномерную плотность по высоте длинномерного изделия, со снижением при этом скоростных режимов прессования, что будет способствовать увеличению долговечности оснастки, снизит вероятность разрушения пресс-формы при повышенных режимах прессования.In this regard, the most important task is to develop a new method for producing long composite superconducting products with a metal shell, with a density of superconducting material close to the limit, according to a new technological scheme for the formation of pressure pulses in a composite impactor with an pressed powder of superconducting material, while ensuring high pressure the height of the powder layer is 4-5 times greater than the prototype, which provides uniform density along the height of the long product, from the bottom HAND wherein the pressing speed regimes that will increase durability of equipments, reduce the likelihood of fracture of the mold at elevated compression modes.
Техническим результатом заявленного способа является создание новой технологии, обеспечивающей с помощью энергии метательных взрывчатых веществ (порохов) получение композиционных сверхпроводящих изделий цилиндрической формы с плотностью спрессованного сверхпроводящего материала, близкой к предельной и равномерной по всей длине изделия при исходной толщине порошкового слоя в 4-5 раз большей, чем по прототипу. Снижение минимально допустимой скорости ударника на 100 м/с и максимально допустимой на 150 м/с позволило исключить разрушение пресс-формы при повышенных скоростях составного ударника и тем самым снизило вероятность нарушения осевой симметрии изделий в процессе высокоскоростного прессования.The technical result of the claimed method is the creation of a new technology that provides energy of propellant explosives (gunpowder) to obtain composite superconducting products of a cylindrical shape with a density of compressed superconducting material that is close to the limit and uniform over the entire length of the product with an initial powder layer thickness of 4-5 times more than the prototype. A decrease in the minimum permissible speed of the impactor by 100 m / s and the maximum allowable by 150 m / s eliminated the destruction of the mold at higher speeds of the composite impactor and thereby reduced the likelihood of violating the axial symmetry of the products during high-speed pressing.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе получения композиционных сверхпроводящих изделий размещают цилиндрический ударник в стволе пороховой метательной установки, пороховой заряд и осуществляют ударно-волновое нагружение прессуемого порошка с использованием стальной пресс-формы, стального основания, стального отражателя и песчаной подушки, при этом предварительно берут наружную оболочку ударника из легкого высокопластичного металла в виде стакана, запрессовывают в нее внутреннюю металлическую оболочку и стальной отражатель, заполняют внутреннюю оболочку порошком сверхпроводящего материала, при этом отношение удельной массы стального отражателя к удельной массе слоя порошка сверхпроводящего материала выбирают равным 0,65-1,04, запрессовывают во внутреннюю металлическую оболочку крышку ударника и полученный при этом составной ударник цилиндрической формы размещают в канале ствола пороховой метательной установки, затем осуществляют ударно-волновое нагружение путем разгона составного ударника пороховым зарядом до скорости 400-550 м/с и удара его в металлический экран, расположенный на металлическом пуансоне в осевом канале стальной пресс-формы, при этом процесс ведут при отношении суммы удельных масс дна наружной оболочки ударника из высокопластичного металла, стального отражателя, слоя прессуемого порошка сверхпроводящего материала и крышки контейнера к сумме удельных масс металлического экрана, металлического пуансона и стального основания, равном 0,24-0,4, при этом наружную оболочку ударника выполняют из алюминия, внутреннюю оболочку ударника и металлический пуансон выполняют из стали, а металлический экран - из меди.The specified technical result is achieved by the fact that in the proposed method for producing composite superconducting products, a cylindrical drummer is placed in the barrel of the powder propellant installation, the powder charge and shock-wave loading of the pressed powder is carried out using a steel mold, a steel base, a steel reflector and a sand cushion, this pre-take the outer shell of the drummer from a light highly plastic metal in the form of a glass, press the inner metal into it th shell and steel reflector, fill the inner shell with a powder of superconducting material, while the ratio of the specific gravity of the steel reflector to the specific gravity of the powder layer of the superconducting material is chosen equal to 0.65-1.04, the drum cap is pressed into the inner metal shell and the composite impactor obtained a cylindrical shape is placed in the barrel bore of a powder propellant installation, then shock-wave loading is carried out by accelerating the composite firing pin with a powder charge to a speed 400-550 m / s and hitting it in a metal screen located on a metal punch in the axial channel of the steel mold, the process being carried out with respect to the sum of the specific masses of the bottom of the outer shell of the striker made of highly plastic metal, steel reflector, layer of pressed powder of superconducting material and the lid of the container to the sum of the specific gravities of the metal screen, metal punch and steel base equal to 0.24-0.4, while the outer shell of the hammer is made of aluminum, the inner shell of the hammer and metal s punch is made of steel and the metal shield - of copper.
Новый способ получения композиционных сверхпроводящих изделий имеет существенные отличия по сравнению с прототипом как по допустимой предельной толщине прессуемого порошкового слоя, так и по построению схемы высокоскоростного прессования и по совокупности технологических режимов при его осуществлении. Так предложено размещать прессуемый порошок сверхпроводящего материала внутри составного ударника, состоящего также из наружной оболочки из легкого высокопластичного металла - алюминия в виде стакана, внутренней металлической оболочки, металлического отражателя и крышки, что при соударении составного ударника с металлическим экраном, расположенным на металлическом пуансоне в осевом канале стальной пресс-формы, приводит к значительному увеличению суммарной длительности импульсов давления, возникающих в прессуемом порошке сверхпроводящего материала, что, в свою очередь, способствует выравниванию давления по толщине слоя прессуемого порошка, а это, в свою очередь, приводит к выравниванию плотности по длине получаемого изделия.The new method for producing composite superconducting products has significant differences compared with the prototype both in the allowable maximum thickness of the pressed powder layer and in the construction of the high-speed pressing scheme and in the aggregate of technological modes during its implementation. It is proposed to place a compressible powder of superconducting material inside a composite impactor, which also consists of an outer shell of a light highly plastic metal — aluminum in the form of a cup, an internal metal shell, a metal reflector, and a cover, which, when a composite impactor collides with a metal screen located on a metal punch in the axial the channel of the steel mold, leads to a significant increase in the total duration of pressure pulses that occur in the pressed powder superpro odyaschego material, which in turn contributes to equalization of the pressure on the pressed powder layer thickness, and this, in turn, leads to the equalization of the density along the length of the resulting article.
Предложено отношение удельной массы стального отражателя к удельной массе слоя порошка сверхпроводящего материала выбирать равным 0,65-1,04, что при прессовании обеспечивает необходимый уровень давления в верхней части изделия. При отношении удельной массы отражателя к удельной массе слоя порошка сверхпроводящего материала ниже нижнего предела в верхней части спрессованного сверхпроводящего материала плотность оказывается меньше, чем в нижней, что снижает качество получаемых изделий. При указанном соотношении удельных масс выше верхнего предела толщина отражателя оказывается избыточной, что приводит к увеличению длины составного ударника, его массы и в связи с этим к необходимости увеличения массы порохового заряда. Качество изделий при этом не повышается, а экономические показатели процесса получения материала снижаются.The ratio of the specific gravity of the steel reflector to the specific gravity of the powder layer of the superconducting material is proposed to be chosen equal to 0.65-1.04, which during pressing provides the necessary pressure level in the upper part of the product. When the ratio of the specific gravity of the reflector to the specific gravity of the powder layer of the superconducting material is lower than the lower limit, the density in the upper part of the compressed superconducting material is lower than in the lower, which reduces the quality of the resulting products. With the indicated ratio of specific masses above the upper limit, the thickness of the reflector is excessive, which leads to an increase in the length of the composite impactor, its mass and, therefore, the need to increase the mass of the powder charge. The quality of the products does not increase, and the economic indicators of the process of obtaining the material are reduced.
Предложено составной ударник размещать в канале ствола порохового метательного устройства, а затем осуществлять ударно-волновое нагружение путем его разгона пороховым зарядом до скорости 400-550 м/с и удара его в металлический экран, расположенный на металлическом пуансоне в осевом канале стальной пресс-формы, что обеспечивает необходимую амплитуду импульсов давления в порошке сверхпроводящего материала, что, в свою очередь, способствует консолидации порошковых частиц. При скорости ударника ниже нижнего предела плотность сверхпроводящего материала оказывается недостаточной, снижается его прочность и качество получаемого изделия. При скорости ударника выше верхнего предела в прессуемом объеме возникает избыточное давление, что повышает вероятность разрушения пресс-формы и появления при этом брака, связанного с возможным растрескиванием спрессованной сверхпроводящей керамики, снижается долговечность стального основания.It is proposed that a composite impactor be placed in the barrel channel of a powder propelling device, and then shock-wave loading is carried out by dispersing it with a powder charge to a speed of 400-550 m / s and hitting it in a metal screen located on a metal punch in the axial channel of a steel mold, which provides the necessary amplitude of pressure pulses in the powder of the superconducting material, which, in turn, contributes to the consolidation of powder particles. When the impactor’s speed is below the lower limit, the density of the superconducting material is insufficient, its strength and the quality of the resulting product are reduced. When the impactor’s speed is above the upper limit, overpressure arises in the pressed volume, which increases the likelihood of mold destruction and the appearance of a defect resulting from possible cracking of the pressed superconducting ceramic, and the durability of the steel base is reduced.
Предложено процесс прессования вести при отношении суммы удельных масс дна наружной оболочки ударника из высокопластичного металла, стального отражателя, слоя прессуемого порошка сверхпроводящего материала и крышки контейнера к сумме удельных масс металлического экрана, металлического пуансона и стального основания равном 0,24-0,4, что обеспечивает необходимый высокий уровень отраженных импульсов давления от металлического экрана и стального отражателя и тем самым способствует дополнительному выравниванию давления в прессуемом объеме, снижает вероятность растрескивания спрессованного сверхповодящего материала при разгрузке сжатой системы. При отношении указанных сумм удельных масс выше верхнего предела возможно получение изделий с неодинаковой плотностью сверхповодящего материала по объему, а это снижает качество получаемого изделия. При отношении этих сумм удельных масс ниже нижнего предела качество изделий не повышается, но наблюдается неоправданно высокий расход металла на изготовление металлического пуансона и стального основания.It is proposed that the pressing process be carried out with respect to the sum of the specific masses of the bottom of the outer shell of the impactor made of highly plastic metal, a steel reflector, a layer of compressible powder of superconducting material and the lid of the container to the sum of the specific gravities of the metal screen, metal punch and steel base equal to 0.24-0.4, which provides the required high level of reflected pressure pulses from the metal screen and the steel reflector and thereby contributes to additional pressure equalization in the pressed volume It reduces the likelihood of cracking of the compressed superconducting material during unloading of the compressed system. With the ratio of the specified sums of specific gravities above the upper limit, it is possible to obtain products with unequal density of superconducting material in volume, and this reduces the quality of the resulting product. With the ratio of these amounts of specific gravities below the lower limit, the quality of the products does not increase, but there is an unreasonably high consumption of metal for the manufacture of a metal punch and a steel base.
Предложено наружную оболочку ударника выполнять из легкого высокопластичного металла - алюминия, что способствует формированию боковых поверхностей изделий без повреждений и трещин, облегчает их извлечение из пресс-формы, способствует снижению массы составного ударника, а это, в свою очередь, способствует снижению необходимой массы порохового заряда.It is proposed that the outer shell of the striker be made of light highly plastic metal — aluminum, which contributes to the formation of the side surfaces of the products without damage and cracks, facilitates their removal from the mold, helps to reduce the mass of the composite striker, and this, in turn, helps to reduce the required mass of the powder charge .
Предложено внутреннюю оболочку ударника изготавливать из стали, что способствует повышению прочности полученного изделия при изгибающих нагрузках, поскольку после извлечения из ударника эта оболочка становится наружной оболочкой изделия.It is proposed that the inner shell of the striker be made of steel, which helps to increase the strength of the obtained product under bending loads, since after being removed from the striker, this shell becomes the outer shell of the product.
Предложено металлический экран изготавливать из меди, что снижает деформации и повреждаемость торца внутренней оболочки ударника.It is proposed that the metal screen be made of copper, which reduces the deformation and damage to the end face of the inner shell of the striker.
Предложено металлический пуансон и металлический отражатель изготавливать из стали, что обеспечивает необходимую акустическую жесткость данных деталей схемы прессования, а это создает благоприятные условия для возникновения отраженных импульсов давления необходимой амплитуды.It is proposed that the metal punch and the metal reflector be made of steel, which provides the necessary acoustic rigidity of these parts of the pressing circuit, and this creates favorable conditions for the occurrence of reflected pressure pulses of the required amplitude.
На фиг.1 изображена схема получения изделий из керамического порошка, на фиг.2 изображен поперечный разрез полученного изделия, где позиция 12 - его стальная оболочка, а позиция 13 - спрессованный сверхпроводящий материал.Figure 1 shows a diagram of the production of ceramic powder products, figure 2 shows a cross section of the obtained product, where
Предлагаемый способ получения композиционных сверхпроводящих изделий осуществляется в следующей последовательности. Изготавливают наружную оболочку ударника из легкого высокопластичного металла 1 в виде стакана, например, из алюминия, запрессовывают в нее внутреннюю оболочку ударника 2, например из стали, и стальной отражатель 3, заполняют внутреннюю оболочку ударника прессуемым порошком сверхпроводящего материала 4, при этом отношение удельной массы стального отражателя к удельной массе слоя прессуемого порошка сверхпроводящего материала выбирают равным 0,65-1,04. Запрессовывают крышку ударника 5 и полученный при этом составной ударник размещают в канале ствола пороховой метательной установки 6. Запрессовывают в стальную пресс-форму 7 в виде полого цилиндра металлический пуансон 8, например из стали, и металлический экран 9, например из меди, и устанавливают полученную сборку соосно с каналом ствола пороховой метательной установки на стальном основании 10, размещенном на песчаной подушке 11. Толщины слоев подбирают таким образом, чтобы отношение суммы удельных масс дна наружной оболочки составного ударника из легкого высокопластичного металла, стального отражателя, слоя порошка сверхпроводящего материала и крышки ударника к сумме удельных масс металлического экрана, металлического пуансона и стального основания было равным 0,24-0,4. Размещают в стволе пороховой метательной установки пороховой заряд и выстреливают составным ударником в пресс-форму, при этом ударно-волновое нагружение осуществляют путем разгона составного ударника пороховым зарядом до скорости 400-550 м/с и удара его в металлический экран. При соударении составного ударника с металлическим экраном внутри ударника с прессуемым порошком сверх-проводящего материала возникает ударная волна, которая, продвигаясь по порошку, достигает поверхности металлического отражателя, отражаясь от него, движется в обратном направлении. Достигая поверхности металлического экрана, вновь происходит ее отражение и конечная высокая плотность порошковой части изделия достигается благодаря многократному отражению ударных волн от поверхностей металлического экрана и металлического отражателя.The proposed method for producing composite superconducting products is carried out in the following sequence. The outer shell of the striker is made of lightweight highly plastic metal 1 in the form of a cup, for example, of aluminum, the inner shell of the striker 2 is pressed into it, for example of steel, and the steel reflector 3, the inner shell of the striker is pressed with pressed powder of superconducting material 4, while the specific gravity ratio steel reflector to the specific gravity of the layer of pressed powder of the superconducting material is chosen equal to 0.65-1.04. The striker cover 5 is pressed into place and the composite striker obtained with this is placed in the barrel channel of the powder propellant installation 6. A metal punch 8, for example of steel, and a metal screen 9, for example of copper, are pressed into the steel mold 7 in the form of a hollow cylinder, and the obtained assembly coaxially with the barrel channel of the powder propelling unit on a steel base 10 placed on a sand cushion 11. The thicknesses of the layers are selected so that the ratio of the sum of the specific masses of the bottom of the outer shell of the composite bead arnica from a light highly plastic metal, a steel reflector, a layer of powder of a superconducting material and a striker cover to the sum of the specific gravities of the metal screen, the metal punch and the steel base was 0.24-0.4. A powder charge is placed in the barrel of the powder propellant launcher and the composite projectile is fired into the mold, while shock-wave loading is carried out by accelerating the composite projectile with the powder charge to a speed of 400-550 m / s and hitting it in a metal screen. When a composite impactor collides with a metal screen, a shock wave arises inside the impactor with the pressed powder of superconducting material, which, moving along the powder, reaches the surface of the metal reflector, reflecting from it, moves in the opposite direction. Reaching the surface of the metal screen, its reflection occurs again and the final high density of the powder part of the product is achieved due to the multiple reflection of shock waves from the surfaces of the metal screen and the metal reflector.
После ударного нагружения с помощью станочного оборудования извлекали спрессованное изделие из пресс-формы, удаляли концевые части изделия с краевыми эффектами, после чего полученное сверхпроводящее изделие цилиндрической формы с металлической оболочкой может быть использовано в промышленных целях. При этом исходная толщина прессуемого порошкового слоя, а соответственно и длина полученного изделия в 4-5 раз больше, чем по прототипу, при этом плотность спрессованного сверх-проводящего материала в полученном изделии близка к предельной и стабильна по всей его длине. В изделии отсутствуют расслоения и трещины, устранена возможность разрушения пресс-формы при прессовании и растрескивания при этом изделий.After impact loading using a machine tool, the pressed product was removed from the mold, the end parts of the product with edge effects were removed, after which the obtained superconducting cylindrical product with a metal shell can be used for industrial purposes. In this case, the initial thickness of the pressed powder layer, and, accordingly, the length of the obtained product is 4-5 times greater than the prototype, while the density of the pressed superconducting material in the resulting product is close to the limit and stable along its entire length. There are no delamination and cracks in the product; the possibility of mold destruction during pressing and cracking of the products is eliminated.
Пример 1 (см. также таблицу).Example 1 (see also table).
При изготовлении наружной оболочки ударника в качестве легкого высокопластичного металла использовали алюминий марки АД1 с плотностью Поб=2,7 г/см3. Длина оболочки - 83 мм, наружный диаметр Дн.о=49,8 мм, внутренний - Дв.о=40 мм, толщина дна оболочки ударника Тд=1 см, удельная масса дна оболочки ударника Мд=Тд·Поб=2,7 г/см2. Внутреннюю металлическую оболочку ударника изготавливали из стали 12Х18Н10Т. Ее наружный диаметр - 40 мм, внутренний - 36 мм, длина - 73 мм. Отражатель изготавливали из стали Ст 3. Его диаметр - 36 мм, толщина Тот=2 см, плотность стали Пст=7,8 г/см3, удельная масса Мот=Тот·Пст=2·7,8=15,6 г/см2.In the manufacture of the outer shell of the striker, aluminum of the AD1 grade with a density of P rev = 2.7 g / cm 3 was used as a light highly plastic metal. The shell length is 83 mm, the outer diameter D n.o. = 49.8 mm, the inner diameter D n.o. = 40 mm, the thickness of the bottom of the shell of the striker T d = 1 cm, the specific mass of the bottom of the shell of the striker M d = T d · P about = 2.7 g / cm 2 . The inner metal shell of the striker was made of steel 12X18H10T. Its outer diameter is 40 mm, the inner is 36 mm, and its length is 73 mm. The reflector was made of steel St 3. Its diameter is 36 mm, the thickness T from = 2 cm, the density of the steel P st = 7.8 g / cm 3 , the specific gravity M from = T from · P st = 2 · 7.8 = 15.6 g / cm 2 .
Заполняли внутреннюю оболочку ударника прессуемым порошком сверхпроводящего материала состава YBa2Cu3 О7-х с насыпной плотностью Ппор=3,0 г/см3, толщина порошкового слоя Тпор=5 см, его удельная масса Мпор=Тпор·Ппор=5·3,0=15 г/см2.The inner shell of the projectile was filled with a pressed powder of a superconducting material of the composition YBa 2 Cu 3 O 7-x with a bulk density of P por = 3.0 g / cm 3 , the thickness of the powder layer T pore = 5 cm, its specific gravity M pore = T pore · P pore = 5 · 3.0 = 15 g / cm 2 .
Крышку ударника изготавливали из алюминия АД1 диаметром Дк=36,1 мм, ее толщина Тк=0,3 см, плотность Пк=2,7 г/см2, удельная масса Мк=Тк·Пк=0,3·2,7=0,81 г/см2. При выбранных параметрах стального отражателя и прессуемого порошка сверхпроводящего материала отношение удельной массы стального отражателя Мот к удельной массе слоя прессуемого порошка сверхпроводящего материала Мпор равно: Мот: Мпор=1,04, а сумма удельных масс дна оболочки ударника Мд, стального отражателя Мот, слоя прессуемого порошка сверхпроводящего материала Мпор и крышки ударника Мк равна: ΣМ1=Мд+Мот+Мпор+Мк=2,7+15,6+15+0,81=34,11 г/см2.The drummer’s cover was made of aluminum AD1 with a diameter of D k = 36.1 mm, its thickness T k = 0.3 cm, density P k = 2.7 g / cm 2 , specific gravity M k = T k · P k = 0, 3 · 2.7 = 0.81 g / cm 2 . With the selected parameters of the steel reflector and the pressed powder of the superconducting material, the ratio of the specific gravity of the steel reflector M from to the specific gravity of the layer of pressed powder of the superconducting material M pores is equal to: M from : M pores = 1.04, and the sum of the specific masses of the bottom of the shell of the striker M d , steel the reflector M from , the layer of pressed powder of the superconducting material M pore and the cover of the striker M k is equal to: ΣM 1 = M d + M from + M pore + M k = 2.7 + 15.6 + 15 + 0.81 = 34.11 g / cm 2 .
Составной ударник размещали в канале ствола пороховой метательной установки с внутренним диаметром ствола - 50 мм. Металлический пуансон изготавливали из стали Ст 3. Его диаметр - 50 мм, толщина Тп=2,8 см, плотность Пст=7,8 г/см3, удельная масса Мп=Тп·Пст=2,8·7,8=21,84 г/см2. Пуансон запрессовывали в пресс-форму из стали Ст 3. Длина пресс-формы - 120 мм, наружный диаметр - 80 мм, внутренний - 50 мм. Металлический экран располагали на поверхности металлического пуансона. Его изготавливали из меди M1, его толщина Тэ=0,3 см, плотность Пэ=8,9 г/см3, удельная масса экрана Мэ=Тэ·Пэ=0,3·8,9=2,67 г/ см2. Полученную сборку устанавливали соосно с каналом ствола пороховой метательной установки на стальном основании из стали Ст 3. Диаметр основания - 100 мм, толщина Тос=15 см, удельная масса Мос=Тос·Пст=15·7,8=117 г/см2. Сумма удельных масс металлического экрана, металлического пуансона и стального основания равна ΣМ2=Мэ+Мп+Мос=2,67+21,84+117=141,51 г/см2. При выбранных параметрах схемы прессования отношение суммы удельных масс дна оболочки составного ударника из легкого высокопластичного металла, стального отражателя, слоя прессуемого порошка сверхпроводящего материала и крышки ударника ΣМ1 к сумме удельных масс металлического экрана, металлического пуансона и стального основания ΣМ2 равно: ΣM1:ΣМ2=34,11:141,51=0,24. Размещают в стволе пороховой метательной установки пороховой заряд, в качестве которого использовали охотничий порох «Барс», и выстреливают составным ударником в направлении пресс-формы со скоростью Vуд=550 м/с. Контроль скорости проводили электроконтактным методом с помощью измерителя Ч3-34А. После ударного нагружения с помощью станочного оборудования извлекали спрессованное изделие цилиндрической формы со стальной оболочкой из пресс-формы, после чего оно может быть использовано в промышленных целях, например для изготовления сверхпроводящих токопроводов. При этом исходная толщина прессуемого порошкового слоя, а соответственно и длина полученного изделия в 5 раз больше, чем по прототипу, плотность спрессованного порошка сверхпроводящего материала в изделии близка к предельной и составляет 96-98% от теоретического значения, стабильна по всей длине прессовки. В изделии отсутствуют расслоения и трещины.A composite drummer was placed in the barrel bore of a powder propellant installation with an internal barrel diameter of 50 mm. The metal punch was made of steel St 3. Its diameter is 50 mm, thickness T p = 2.8 cm, density P st = 7.8 g / cm 3 , specific gravity M p = T p · P st = 2.8 7.8 = 21.84 g / cm 2 . The punch was pressed into a mold of steel St 3. Mold length - 120 mm, outer diameter - 80 mm, inner - 50 mm. A metal screen was placed on the surface of the metal punch. It was made of copper M1, its thickness T e = 0.3 cm, the density P e = 8.9 g / cm 3 , the specific gravity of the screen M e = T e · P e = 0.3 · 8.9 = 2, 67 g / cm 2 . The resulting assembly mounted coaxially with the bore at a powder setting the throwing steel base steel Cm 3. Base diameter - 100 mm, thickness T a = 15 cm, specific gravity = M oc oc T · P · v = 15 7.8 = 117 g / cm 2 . The sum of the specific gravities of the metal screen, the metal punch and the steel base is ΣM 2 = M e + M p + M OS = 2.67 + 21.84 + 117 = 141.51 g / cm 2 . With the selected parameters of the pressing scheme, the ratio of the sum of the specific gravities of the shell bottom of the composite impactor made of light high-ductile metal, the steel reflector, the layer of pressed powder of the superconducting material and the impactor cover ΣМ 1 to the sum of the specific gravities of the metal screen, metal punch, and steel base ΣМ 2 is equal to: ΣM 1 : ΣM 2 = 34.11: 141.51 = 0.24. A powder charge is placed in the barrel of the powder propellant installation, for which the Bars hunting powder was used, and is fired by a composite striker in the direction of the mold with a velocity of V beats = 550 m / s. Speed control was carried out by the electric contact method using a Ch3-34A meter. After impact loading using a machine tool, a pressed cylindrical product with a steel shell was removed from the mold, after which it can be used for industrial purposes, for example, for the manufacture of superconducting current conductors. In this case, the initial thickness of the pressed powder layer, and, accordingly, the length of the obtained product is 5 times greater than that of the prototype, the density of the pressed powder of the superconducting material in the product is close to the limit and is 96-98% of theoretical value, stable over the entire length of the pressing. There are no delaminations or cracks in the product.
Пример 2 (см. также таблицу).Example 2 (see also table).
То же, что в примере 1, но внесены следующие изменения. Длина оболочки ударника L=78 мм, толщина стального отражателя Тот=1,5 см, его удельная масса Мот=Тот·Пст=1,5·7,8=11,7 г/см2. Толщина слоя прессуемого порошка Тпор=4,5 см, его удельная масса Мпор=Тпор·Ппор=4,5·3,0=13,5 г/см2. Соотношение удельных масс Мот:Мпор=11,7:13,5=0,87. Сумма удельных масс ΣM1=Мд+Мот+Мпор+Мк=2,7+11,7+13,5+0,81=28,71 г/см2. Стальное основание имеет толщину Тос=10 см, удельная масса Мос=Тос·Пст=10·7,8=78 г/см2. Сумма удельных масс металлического экрана, металлического пуансона и стального основания равна ΣМ2=Мэ+Мп+Мос=2,67+21,84+78=102,51 г/см2. Соотношение сумм удельных масс ΣM1:ΣМ2=28,71:102,51=0,28. Скорость ударника Vуд=475 м/с. Результаты получения композиционных сверхпроводящих изделий те же, что в примере 1, но плотность спрессованного изделия составляет 95-97% от теоретического значения, исходная толщина слоя прессуемого порошка сверхпроводящего материала, а соответственно и длина полученного изделия в 4,5 раза больше, чем по прототипу.The same as in example 1, but the following changes. The length of the shell of the striker L = 78 mm, the thickness of the steel reflector T from = 1.5 cm, its specific gravity M from = T from · P st = 1.5 · 7.8 = 11.7 g / cm 2 . The thickness of the pressed powder layer T pore = 4.5 cm, its specific gravity M pore = T pore · P then = 4.5 · 3.0 = 13.5 g / cm 2 . The ratio of specific gravities M from : M then = 11.7: 13.5 = 0.87. The sum of the specific gravities ΣM 1 = M d + M from + M pore + M k = 2.7 + 11.7 + 13.5 + 0.81 = 28.71 g / cm 2 . The steel base has a thickness T OS = 10 cm, specific gravity M OS = T OS · P article = 10 · 7.8 = 78 g / cm 2 . The sum of the specific gravities of the metal screen, the metal punch and the steel base is ΣM 2 = M e + M p + M OS = 2.67 + 21.84 + 78 = 102.51 g / cm 2 . The ratio of the sums of specific masses ΣM 1 : ΣM 2 = 28.71: 102.51 = 0.28. The speed of the striker V beats = 475 m / s. The results of obtaining composite superconducting products are the same as in example 1, but the density of the compressed product is 95-97% of the theoretical value, the initial thickness of the pressed powder layer of the superconducting material, and, accordingly, the length of the obtained product is 4.5 times greater than the prototype .
Пример 3 (см. также таблицу).Example 3 (see also table).
То же, что в примере 1, но внесены следующие изменения. Длина оболочки ударника L=73 мм, толщина стального отражателя Тот=1 см, его удельная масса Мот=Тот·ПСт=7,8 г/см2. Толщина слоя прессуемого порошка Тпор=4 см, его удельная масса Мпор=Тпор·Ппор=4·3,0=12 г/см2. Соотношение удельных масс Мот:Мпор=7,8:12=0,65. Сумма удельных масс ΣМ1=Мд+Мот+Мпор+Мк=2,7+7,8+12+0,81=23,31 г/см2. Длина стальной пресс-формы - 110 мм. Толщина металлического пуансона Тп=2,2 см, его удельная масса Мп=Тп·Пст=2,2·7,8=17,16 г/см2. Стальное основание имеет толщину Тос=5 см, удельная масса Мос=Тос·Пст=5·7,8=39 г/см2. Сумма удельных масс металлического экрана, металлического пуансона и стального основания ΣM2=Mэ+Mп+Moc=2,67+17,16+39=58,83 г/см2. Соотношение сумм удельных масс ΣM1:ΣМ2=23,31:58,83=0,4. Скорость ударника Vуд=400 м/с. Результаты получения композиционных сверхпроводящих изделий те же, что в примере 1, но плотность спрессованного изделия составляет 94-96% от теоретического значения, исходная толщина слоя прессуемого порошка сверхпроводящего материала, а соответственно и длина полученного изделия в 4 раза больше, чем по прототипу.The same as in example 1, but the following changes. The length of the shell of the striker L = 73 mm, the thickness of the steel reflector T from = 1 cm, its specific gravity M from = T from · P St = 7.8 g / cm 2 . The thickness of the layer of pressed powder T pore = 4 cm, its specific gravity M pore = T pore · P then = 4 · 3.0 = 12 g / cm 2 . The ratio of specific gravities M from : M pore = 7.8: 12 = 0.65. The sum of the specific gravities ΣM 1 = M d + M from + M pore + M k = 2.7 + 7.8 + 12 + 0.81 = 23.31 g / cm 2 . The length of the steel mold is 110 mm. The thickness of the metal punch T p = 2.2 cm, its specific gravity M p = T p · P article = 2.2 · 7.8 = 17.16 g / cm 2 . The steel base has a thickness T OS = 5 cm, specific gravity M OS = T OS · P article = 5 · 7.8 = 39 g / cm 2 . The sum of the specific gravities of the metal screen, the metal punch and the steel base ΣM 2 = M e + M p + M oc = 2.67 + 17.16 + 39 = 58.83 g / cm 2 . The ratio of the sums of specific masses ΣM 1 : ΣM 2 = 23.31: 58.83 = 0.4. The speed of the striker V beats = 400 m / s. The results of obtaining composite superconducting products are the same as in example 1, but the density of the pressed product is 94-96% of the theoretical value, the initial thickness of the pressed powder layer of the superconducting material, and, accordingly, the length of the obtained product is 4 times that of the prototype.
При получении изделий сверхпроводящих изделий по прототипу (см. таблицу, пример 4) максимально допустимая толщина прессуемого слоя порошка сверхпроводящего материала в 4-5 раз меньше, чем по предлагаемому способу. Данный способ непригоден для получения длинномерных композиционных сверхпроводящих изделий с металлической оболочкой. Скоростные режимы прессования на 100-150 м/с выше, чем по предлагаемому способу, что повышает вероятность разрушения стальной пресс-формы в процессе высокоскоростного прессования.Upon receipt of the products of superconducting products according to the prototype (see table, example 4), the maximum allowable thickness of the pressed layer of powder of the superconducting material is 4-5 times less than by the proposed method. This method is unsuitable for obtaining long composite superconducting products with a metal shell. High-speed pressing modes are 100-150 m / s higher than by the proposed method, which increases the likelihood of destruction of the steel mold in the high-speed pressing process.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007114474/02A RU2349419C2 (en) | 2007-04-17 | 2007-04-17 | Method of obtaining of composite superconducting products |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007114474/02A RU2349419C2 (en) | 2007-04-17 | 2007-04-17 | Method of obtaining of composite superconducting products |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007114474A RU2007114474A (en) | 2008-10-27 |
| RU2349419C2 true RU2349419C2 (en) | 2009-03-20 |
Family
ID=40545473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007114474/02A RU2349419C2 (en) | 2007-04-17 | 2007-04-17 | Method of obtaining of composite superconducting products |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2349419C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106825558A (en) * | 2017-04-07 | 2017-06-13 | 华北理工大学 | A kind of active composite material explosive forming mould |
-
2007
- 2007-04-17 RU RU2007114474/02A patent/RU2349419C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106825558A (en) * | 2017-04-07 | 2017-06-13 | 华北理工大学 | A kind of active composite material explosive forming mould |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007114474A (en) | 2008-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109388914B (en) | Explosive internal explosion power evaluation method based on prefabricated strip-shaped hole cylindrical device | |
| Forquin et al. | Role of porosity in controlling the mechanical and impact behaviours of cement-based materials | |
| Michikami et al. | Ejecta velocity distribution for impact cratering experiments on porous and low strength targets | |
| Kawakami et al. | Impact experiments on ice | |
| Dragobetskii et al. | Application of explosion treatment methods for production items of powder materials | |
| US9797691B1 (en) | Ceramic armor buffers for enhanced ballistic performance | |
| Andraskar et al. | Impact response of ceramic structures-A review | |
| Li et al. | Experimental study on the combined damage of multi-layered composite structures subjected to close-range explosion of simulated warheads | |
| RU2349419C2 (en) | Method of obtaining of composite superconducting products | |
| CN109082549A (en) | A kind of preparation method of easy reacting aluminum/tungsten active material | |
| NO129807B (en) | ||
| CN107651962A (en) | A kind of preparation method of Boral alloy composite plate | |
| Markaki et al. | Characterisation of impact response of metallic foam/ceramic laminates | |
| WO2010146106A1 (en) | Ceramic armor component | |
| Colombo et al. | Effect of hypervelocity impact on microcellular ceramic foams from a preceramic polymer | |
| RU2349420C2 (en) | Method of products obtaining from ceramic powder | |
| RU2710828C1 (en) | Method of producing composite materials from steel and mixtures of powders of nickel and tungsten boride | |
| RU2711289C1 (en) | Method of producing composite materials from steel and mixtures of powders of nickel and tungsten boride | |
| CN114941964A (en) | Gradient-connected three-dimensional prestressed ceramic composite armor and preparation method thereof | |
| Hua et al. | Study on anti-penetration performance of porous metal sandwich composite structures | |
| Nechitailo | Advanced high-speed ceramic projectiles against hard targets | |
| US10337839B2 (en) | Formable armors using ceramic components | |
| Ma et al. | Defence Technology | |
| RU2711288C1 (en) | Method of producing composite materials from steel and mixtures of powders of nickel and tungsten boride | |
| RU2240205C1 (en) | Method for producing composition superconducting articles of powder |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090418 |