RU2399471C1

RU2399471C1 - Method for production of composite aluminium-nickel articles with inner cavity by means of explosion welding

Info

Publication number: RU2399471C1
Application number: RU2009136309/02A
Authority: RU
Inventors: Юрий Павлович Трыков (RU); Юрий Павлович Трыков; Сергей Петрович Писарев (RU); Сергей Петрович Писарев; Леонид Моисеевич Гуревич (RU); Леонид Моисеевич Гуревич; Виктор Георгиевич Шморгун (RU); Виктор Георгиевич Шморгун; Олег Викторович Слаутин (RU); Олег Викторович Слаутин; Вячеслав Фёдорович Казак (RU); Вячеслав Фёдорович Казак; Артём Игоревич Богданов (RU); Артём Игоревич Богданов; Олег Сергеевич Киселёв (RU); Олег Сергеевич Киселёв; Алексей Сергеевич Сергиенко (RU); Алексей Сергеевич Сергиенко
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2010-09-20

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention may be used to manufacture, for instance heat protection screens, parts of thermal and chemical equipment, heat controllers, etc. Packet is made of four metal layers with arrangement of identical nickel plates between aluminium plates with specified ratio of aluminium and nickel layers thickness. Previously layers of anti-welding substance, such as ultrahigh molecular polyethylene, are applied onto upper surface of lower nickel plate. Explosion welding of packet is carried out while speed of explosive charge detonation makes 2200-2770 m/s and speeds of welded plates collision are controlled. Welded stock is thermally treated, and inner cavities are formed by means of hydraulic pressure. Annealing is carried out to form solid diffusion heat protective intermetallide layers with cooling on air.

EFFECT: production of composite aluminium-nickel article with inner cavities having high thermal resistance of article walls with heat transfer directed across layers, higher resistance to damage in case of sharp pressure drops in its inner cavities, and also higher corrosion resistance.

2 cl, 3 dwg, 1 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к технологии получения изделий с внутренними полостями с помощью энергии взрыва и может быть использовано при изготовлении, например, теплозащитных экранов, деталей термического и химического оборудования, теплорегуляторов и т.п.The invention relates to a technology for producing products with internal cavities using explosion energy and can be used in the manufacture, for example, of heat shields, parts of thermal and chemical equipment, heat regulators, etc.

Известен способ получения композиционных теплозащитных элементов с внутренней полостью с основой из титанового сплава ОТ4, плакированного медью М3 или алюминием АД1 с помощью энергии взрыва, при котором для формирования активной теплозащиты на поверхность заготовок заданной формы наносят противосварочную пасту по трафарету, соответствующему форме каналов хладоносителя, сваркой взрывом соединяют плакирующую заготовку с плакируемой, а затем осуществляют операцию формообразования (раздувания) внутреннего канала путем закачки в места, где отсутствует сварка между металлическими слоями жидкости высокого давления. Формирование пассивной теплозащиты происходит за счет создания на границе соединения металлов интерметаллидной прослойки заданной толщины при последующей термической обработке сваренных заготовок (Трыков Ю.П., Шморгун В.Г., Проничев Д.В. Комплексные технологии изготовления композиционных теплозащитных элементов /Сварочное производство. 2000, №6, с.40-43).A known method of producing composite heat-protective elements with an internal cavity with a base of OT4 titanium alloy plated with M3 copper or AD1 aluminum using explosion energy, in which, to form active heat protection, an anti-welding paste is applied to the surface of a given shape using a stencil corresponding to the shape of the coolant channels, by welding the explosion connects the cladding blank with the clad, and then carry out the operation of forming (inflating) the internal channel by pumping into place, de no welding between the metal layers of the high-pressure fluid. The formation of passive heat protection occurs due to the creation of an intermetallic layer of a given thickness at the metal compound boundary during subsequent heat treatment of welded billets (Trykov Yu.P., Shmorgun V.G., Pronichev D.V. Complex technologies for manufacturing composite heat-protective elements / Welding production. 2000 , No. 6, pp. 40-43).

Недостатком данного способа является то, что теплозащитный интерметаллидный слой не является сплошным и образуется лишь на межканальных (плоских) участках изделия, а на участках металлических слоев, примыкающих к внутренним полостям изделия, теплозащитный слой отсутствует, внутренние полости изделия окружены разнородными материалами, поэтому теплообмен с окружающей средой неодинаков на разных участках изделия. Кроме того, полученные по этому способу изделия обладают повышенной склонностью к расслоению при динамических нагрузках, а это весьма ограничивает применение изделий, полученных данным способом в теплообменной аппаратуре.The disadvantage of this method is that the heat-protective intermetallic layer is not continuous and is formed only on the inter-channel (flat) sections of the product, and on the sections of the metal layers adjacent to the internal cavities of the product, there is no heat-protective layer, the internal cavities of the product are surrounded by dissimilar materials, therefore, heat exchange with environment varies in different areas of the product. In addition, the products obtained by this method have an increased tendency to delamination under dynamic loads, and this greatly limits the use of products obtained by this method in heat exchange equipment.

Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату является способ изготовления теплообменных композиционных элементов с внутренними полостями, в том числе с использованием слоев из алюминия, с помощью взрывных технологий, при котором на плакируемую заготовку, например из меди, наносят с помощью трафарета противосварочную пасту или краску на участки, где сварка не предусмотрена, сваркой взрывом приваривают плакирующий слой из другого металла, например из алюминия, проводят термическую обработку для снятия взрывного упрочнения металлов и повышения их деформационной способности, затем в специальном приспособлении формируют под действием гидравлического давления проходные каналы заданного сечения. Теплозащитные интерметаллидные слои на межканальных промежутках формируют высокотемпературной диффузионной термической обработкой полученных заготовок (Трыков Ю.П., Писарев С.П. Изготовление теплообменных композиционных элементов с помощью взрывных технологий / Сварочное производство. 1998, №6, с.34-37 - прототип).The closest in technical level and the achieved result is a method of manufacturing heat exchange composite elements with internal cavities, including using layers of aluminum, using explosive technologies, in which an anti-welding paste or paint is applied to the plated workpiece, for example, copper in areas where welding is not provided, a clad layer of another metal, for example aluminum, is welded by explosion welding, heat treatment is performed to remove the explosive pack ochnen metals and to improve their deformability, then a special device formed by the hydraulic pressure passageways predetermined section. Heat-shielding intermetallic layers on the interchannel gaps are formed by high-temperature diffusion heat treatment of the obtained workpieces (Trykov Yu.P., Pisarev SP Production of heat-exchange composite elements using explosive technologies / Welding production. 1998, No. 6, p. 34-37 - prototype) .

Недостатком данного способа является то, что теплозащитные слои формируются лишь на межканальных участках изделия и отсутствуют на участках металлических слоев, контактирующих с внутренними каналами, термическое сопротивление на таких участках при направлении теплопередачи поперек слоев неодинаковое, при резких перепадах давления в жидкости-теплоносителе, пропускаемой через внутренние каналы изделия, возможно разрушение изделия по хрупкой интерметаллидной прослойке, повышенная склонность металлических слоев к коррозионному разрушению, поскольку внутренние полости изделия контактируют с разнородными металлами, что весьма ограничивает возможные области использования таких изделий в теплообменной аппаратуре.The disadvantage of this method is that the heat-protective layers are formed only on the interchannel sections of the product and are absent on the sections of the metal layers in contact with the internal channels, the thermal resistance in such areas when the heat transfer direction across the layers is not the same, with sharp pressure drops in the heat-transfer fluid passing through internal channels of the product, destruction of the product along a brittle intermetallic layer is possible, increased tendency of metal layers to corrosion sheniyu as internal cavity articles in contact with dissimilar metals, which is quite possible limits the use of such products in a heat exchange apparatus.

В связи с этим важнейшей задачей является создание нового способа получения композиционных алюминиево-никелевых изделий с внутренними полостями сваркой взрывом со сплошными теплозащитными интерметаллидными прослойками между слоями алюминия и никеля, обеспечивающими его повышенные теплозащитные свойства, с одинаковым термическим сопротивлением при направлении теплопередачи поперек слоев, с однородным металлом, контактирующим с внутренними полостями изделия, с повышенной стойкостью к разрушению при резких перепадах давления во внутренней полости изделия, на базе нового технологического цикла формирования импульсов давления в свариваемых металлах с последующей термообработкой на оптимальных режимах, формированием внутренних полостей под действием гидравлического давления с последующим отжигом полученной заготовки для образования в изделии сплошных интерметаллидных прослоек с повышенными теплозащитными свойствами.In this regard, the most important task is to create a new method for producing composite aluminum-nickel products with internal cavities by explosion welding with continuous heat-shielding intermetallic interlayers between the layers of aluminum and nickel, providing its enhanced heat-shielding properties, with the same thermal resistance in the direction of heat transfer across the layers, with a uniform metal in contact with the internal cavities of the product, with increased resistance to fracture under sharp pressure drops in the internal light on the internal cavity of the product, based on the new process cycle of forming the pressure pulses in the weld metal, followed by heat treatment in the optimum conditions, the formation of internal cavities by the hydraulic pressure, followed by annealing the resulting preform to form a solid product intermetallic layers with high heat-shielding properties.

Техническим результатом заявленного способа является создание новой технологии получения композиционных алюминиево-никелевых изделий с внутренними полостями со сплошными интерметаллидными прослойками между слоями алюминия и никеля, обеспечивающими повышенные теплозащитные свойства, обеспечение одинакового термического сопротивления при направлении теплопередачи поперек слоев, однородность материала, контактирующего с каждой внутренней полостью изделия, повышение стойкости изделия к разрушению при резких перепадах давления в его внутренних полостях, повышение коррозионной стойкости металлических слоев, контактирующих с внутренними полостями изделия, на основе оптимального выбора толщин слоев в свариваемом четырехслойном пакете, оптимального размещения на одном из его металлических слоев противосварочных полос из высокоэффективного материала, выбора оптимальных режимов сварки взрывом, термической обработки, обеспечивающих целостность металлических слоев при последующем формировании внутренних полостей, отжига, обеспечивающего образование между слоями алюминия и никеля сплошных теплозащитных интерметаллидных прослоек.The technical result of the claimed method is the creation of a new technology for the production of composite aluminum-nickel products with internal cavities with continuous intermetallic layers between the layers of aluminum and nickel, which provide increased heat-shielding properties, ensure the same thermal resistance in the direction of heat transfer across the layers, the uniformity of the material in contact with each internal cavity products, increasing the resistance of the product to destruction under sharp pressure drops in internal cavities, increasing the corrosion resistance of metal layers in contact with the internal cavities of the product, based on the optimal choice of layer thicknesses in the welded four-layer package, the optimal placement of anti-welding strips of highly efficient material on one of its metal layers, the choice of optimal modes of explosion welding, heat treatment, ensuring the integrity of the metal layers in the subsequent formation of internal cavities, annealing, providing education between the layers and aluminum and nickel continuous heat-protective intermetallic layers.

Указанный технический результат достигается тем, что заявлен способ получения композиционных алюминиево-никелевых изделий с внутренними полостями сваркой взрывом, включающий разметку металлического слоя с помощью трафарета, нанесение противосварочного вещества на участки, где сварка не предусмотрена, составление пакета из металлических слоев, размещение над ним защитной металлической прослойки с зарядом взрывчатого вещества, осуществление сварки взрывом, термическую обработку для повышения деформационной способности сваренных металлических слоев, формирование гидравлическим давлением внутренних полостей, отжиг для формирования диффузионных теплозащитных интерметаллидных прослоек, отличающийся тем, что составляют пакет из четырех металлических слоев с размещением между алюминиевыми пластинами одинаковых никелевых пластин, в котором соотношение толщин слоев алюминия и никеля составляет 1:(0,4-0,67) при толщине каждого слоя никеля 0,8-1 мм, предварительно на верхнюю поверхность нижней никелевой пластины наносят слои из противосварочного вещества в виде полос с расстоянием между ними не менее 12 мм, при этом в качестве противосварочного вещества предложено использовать сверхвысокомолекулярный полиэтилен, сварку взрывом пакета осуществляют при скорости детонации заряда взрывчатого вещества 2200-2770 м/с, отношение удельной массы заряда взрывчатого вещества к сумме удельных масс защитной металлической прослойки, алюминиевой и никелевых пластин, а также сварочные зазоры между слоями пакета выбирают из условия получения скорости соударения верхней алюминиевой пластины с никелевой в пределах 370-430 м/с, никелевых пластин - 450-470 м/с, нижней никелевой с нижней алюминиевой - 400-440 м/с, термообработку сваренной заготовки проводят при температуре 400-430°С в течение 0,3-0,5 часов, отжиг для образования сплошных диффузионных теплозащитных интерметаллидных прослоек проводят при температуре 480-520°С в течение 1,5-3 часов с охлаждением на воздухе, с получением цельносварного композиционного изделия с внутренними полостями со сплошными диффузионными теплозащитными интерметаллидными прослойками между слоями алюминия и никеля.The specified technical result is achieved by the fact that the claimed method for producing composite aluminum-nickel products with internal cavities by explosion welding, including marking the metal layer using a stencil, applying an anti-welding substance to areas where welding is not provided, drawing up a package of metal layers, placing a protective layer over it metal layer with an explosive charge, the implementation of explosion welding, heat treatment to increase the deformation ability of welded m thallic layers, the formation of internal cavities by hydraulic pressure, annealing to form diffusion heat-protective intermetallic interlayers, characterized in that they comprise a package of four metal layers with the same nickel plates placed between aluminum plates, in which the ratio of the thicknesses of aluminum and nickel layers is 1: (0, 4-0.67) with a thickness of each nickel layer of 0.8-1 mm, preliminarily, layers of an anti-welding substance are applied to the upper surface of the lower nickel plate in the form of strips with between them at least 12 mm, while it is proposed to use ultra-high molecular weight polyethylene as an anti-welding substance, burst welding is carried out at a detonation velocity of the explosive charge of 2200-2770 m / s, the ratio of the specific charge of the explosive to the sum of the specific gravities of the protective metal layer, aluminum and nickel plates, as well as welding gaps between the layers of the package is selected from the conditions for obtaining the collision speed of the upper aluminum plate with Nickel in the range of 370-430 m / s, n nickel plates - 450-470 m / s, lower nickel with lower aluminum - 400-440 m / s, heat treatment of the welded workpiece is carried out at a temperature of 400-430 ° C for 0.3-0.5 hours, annealing to form continuous diffusion heat-protective intermetallic interlayers are carried out at a temperature of 480-520 ° C for 1.5-3 hours with cooling in air, to obtain an all-welded composite product with internal cavities with continuous diffusion heat-protective intermetallic interlayers between the layers of aluminum and nickel.

В таких условиях силового и теплового воздействия на металлы происходит надежная сварка всех слоев пакета по всем поверхностям контакта без оплавов, непроваров и других дефектов, а в тех местах, где на никелевый слой нанесены полосы из противосварочного вещества, сварка между слоями никеля полностью отсутствует. Термическая обработка на предложенных режимах обеспечивает повышенную деформационную способность всех слоев сваренного пакета при формировании внутренних полостей гидравлическим давлением, а в процессе отжига происходят возникновение и рост сплошных теплозащитных интерметаллидных прослоек необходимой толщины, придающих полученному изделию повышенные теплозащитные свойства.Under such conditions of force and heat exposure to metals, all layers of the package are reliably welded to all contact surfaces without fusion, lack of fusion and other defects, and in places where strips of anti-welding material are applied to the nickel layer, welding between nickel layers is completely absent. Heat treatment at the proposed modes provides increased deformation ability of all layers of the welded package during the formation of internal cavities by hydraulic pressure, and during the annealing process, continuous heat-shielding intermetallic interlayers of the required thickness appear and give enhanced heat-shielding properties to the resulting product.

Новый способ получения композиционных алюминиево-никелевых изделий с внутренними полостями сваркой взрывом имеет существенные отличия по сравнению с прототипом как по построению схемы сварки взрывом многослойного пакета, так и по совокупности технологических приемов и режимов при осуществлении способа.A new method for producing composite aluminum-nickel products with internal cavities by explosion welding has significant differences compared to the prototype both in constructing a scheme for explosion welding of a multilayer package and in the combination of technological methods and modes during the implementation of the method.

Так, предложено составлять пакет из четырех металлических слоев с размещением между алюминиевыми пластинами одинаковых никелевых пластин, в котором соотношение толщин слоев алюминия и никеля составляет 1:(0,4-0,67) при толщине каждого слоя никеля 0,8-1 мм. При толщине каждого слоя никеля менее 0,8 мм из-за низкой прочности никеля на изгиб затруднено обеспечение постоянных сварочных зазоров между слоями пакета, что может приводить к снижению качества сварных соединений между алюминием и никелем, а также между никелевыми слоями. Толщина пластин никеля более 1 мм является избыточной, поскольку это приводит к повышенному расходу дорогостоящего никеля в расчете на одно изделие, затрудняет деформирование внутренних полостей. Никелевые пластины в пакете предложено использовать одинаковыми, что обеспечивает одинаковые условия деформирования металлов при получении в изделии внутренних полостей. Соотношение толщин слоев алюминия и никеля 1:(0,4-0,67) является оптимальным, поскольку при этом создаются благоприятные условия для образования качественных сварных соединений при сварке взрывом при минимальном расходе дорогостоящего никеля, в расчете на одно изделие. При величине этого соотношения ниже нижнего предлагаемого предела толщина алюминиевых пластин оказывается недостаточной, при сварке взрывом у этих пластин возможны неконтролируемые деформации, что ухудшает качество полученных изделий. Величина соотношения толщин слоев алюминия и никеля выше верхнего предлагаемого предела является избыточной, поскольку это приводит к созданию неоправданно высокой объемной доли малопрочных алюминиевых слоев в объеме композиционного изделия, излишнему расходу алюминия в расчете на одно изделие.So, it is proposed to make a package of four metal layers with the placement of identical nickel plates between aluminum plates, in which the ratio of the thicknesses of the layers of aluminum and nickel is 1: (0.4-0.67) with a thickness of each nickel layer of 0.8-1 mm. When the thickness of each nickel layer is less than 0.8 mm, due to the low bending strength of nickel, it is difficult to maintain constant welding gaps between the layers of the package, which can lead to a decrease in the quality of welded joints between aluminum and nickel, as well as between nickel layers. The thickness of the nickel plates more than 1 mm is excessive, since this leads to an increased consumption of expensive nickel per product, making it difficult to deform the internal cavities. It is proposed to use the same nickel plates in the bag, which provides the same conditions for the deformation of metals upon receipt of internal cavities in the product. The ratio of the thicknesses of the layers of aluminum and nickel 1: (0.4-0.67) is optimal, since this creates favorable conditions for the formation of high-quality welded joints during explosion welding with a minimum consumption of expensive nickel per one product. When the value of this ratio is below the lower proposed limit, the thickness of the aluminum plates is insufficient, uncontrolled deformations are possible during explosion welding at these plates, which affects the quality of the products obtained. The ratio of the thicknesses of the layers of aluminum and nickel above the upper proposed limit is excessive, since this leads to the creation of an unjustifiably high volume fraction of low-strength aluminum layers in the volume of the composite product, excessive consumption of aluminum per one product.

Предложено перед составлением пакета на верхнюю поверхность нижней никелевой пластины наносить слои из противосварочного вещества в виде полос с расстоянием между ними не менее 12 мм. При ширине промежутков между противосварочными полостями менее 12 мм возможно получение некачественных малогерметичных соединений между пластинами никеля при сварке взрывом. Ширина промежутков между противосварочными полостями более 12 мм на качестве сварных соединений не отражается и может изменяться в большую сторону без ограничений.It was proposed before applying the package to the upper surface of the lower nickel plate to apply layers of anti-welding substance in the form of strips with a distance between them of at least 12 mm. With a gap width between the anti-welding cavities of less than 12 mm, it is possible to obtain low-quality low-hermetic joints between nickel plates during explosion welding. The width of the gaps between the anti-welding cavities of more than 12 mm does not affect the quality of the welded joints and can be changed upwards without restrictions.

Предложено сварку взрывом пакета осуществлять при скорости детонации заряда взрывчатого вещества 2200-2770 м/с, отношение удельной массы заряда взрывчатого вещества к сумме удельных масс защитной металлической прослойки, алюминиевой и никелевых пластин, а также сварочные зазоры между слоями пакета предложено выбирать из условия получения скорости соударения верхней алюминиевой пластины с никелевой в пределах 370-430 м/с, никелевых пластин - 450-470 м/с, нижней никелевой с нижней алюминиевой - 400-440 м/с, что обеспечивает надежную сварку слоев пакета по всем поверхностям контакта без непроваров, оплавленных участков и других дефектов. При скорости детонации взрывчатого вещества и скоростях соударения ниже нижних предлагаемых пределов возможно появление в зонах сварки слоев непроваров, что снижает качество получаемого изделия. При скорости детонации взрывчатого вещества и скоростях соударения свариваемых пластин выше верхних предлагаемых пределов повышается вероятность появления оплавов в зонах соединения слоев, а также вероятность частичного нарушения сплошности металлов, что делает полученные заготовки непригодными для последующих технологических операций получения изделия.It is proposed that burst welding be carried out at a detonation speed of an explosive charge of 2200-2770 m / s, the ratio of the specific mass of the explosive charge to the sum of the specific gravities of the protective metal layer, aluminum and nickel plates, and welding gaps between the layers of the packet are proposed to be selected from the conditions for obtaining the velocity collisions of the upper aluminum plate with nickel in the range of 370-430 m / s, nickel plates - 450-470 m / s, lower nickel with lower aluminum - 400-440 m / s, which ensures reliable welding of the layers of the package on all contact surfaces without lack of fusion, melted areas and other defects. When the detonation velocity of the explosive and the collision speeds are lower than the lower proposed limits, the occurrence of layers of lack of fusion in the welding zones, which reduces the quality of the resulting product. When the detonation velocity of the explosive and the collision speeds of the welded plates are higher than the upper proposed limits, the likelihood of melting in the zones of the junction of the layers increases, as well as the probability of a partial violation of the continuity of metals, which makes the resulting blanks unsuitable for subsequent technological operations to obtain the product.

Предложено термообработку сваренной заготовки проводить при температуре 400-430°С в течение 0,3-0,5 часов, что обеспечивает необходимую пластичность всех металлических слоев перед операцией формирования внутренних полостей изделия гидравлическим давлением. Температура термообработки и время выдержки выше верхнего предлагаемого предела являются избыточными, поскольку при этом может происходить нежелательное образование интерметаллидных прослоек между слоями алюминия и никеля, что может приводить к расслоениям заготовки при деформировании металлических слоев в процессе последующего формирования внутренних полостей.It is proposed that heat treatment of the welded billet be carried out at a temperature of 400-430 ° C for 0.3-0.5 hours, which ensures the necessary plasticity of all metal layers before the operation of forming the internal cavities of the product by hydraulic pressure. The heat treatment temperature and the exposure time above the upper proposed limit are excessive, since this may cause undesirable formation of intermetallic layers between the layers of aluminum and nickel, which can lead to delamination of the workpiece during deformation of the metal layers during the subsequent formation of internal cavities.

Предложено операцию отжига для образования сплошных диффузионных теплозащитных интерметаллидных прослоек проводить при температуре 480-520°С в течение 1,5-3 часов с охлаждением на воздухе, что способствует получению теплозащитных интерметаллидных прослоек оптимальной толщины, обеспечивающих достаточно высокое и одинаковое термическое сопротивление при направлении теплопередачи поперек слоев. Температура и время отжига ниже нижнего предлагаемого предела приводят к тому, что толщина интерметаллидной прослойки может оказаться недостаточной, что снижает теплофизические свойства получаемого изделия. Температура и время отжига выше верхнего предлагаемого предела являются избыточными, поскольку это может привести к образованию слишком толстых интерметаллидных прослоек, склонных к хрупкому разрушению при резких перепадах давления во внутренних полостях изделия. Охлаждение с температур отжига предложено осуществлять на воздухе, поскольку такой режим является наиболее экономичным, обеспечивающим целостность материала и отсутствие расслоений на межслойный границах.An annealing operation is proposed for the formation of continuous diffusion heat-shielding intermetallic interlayers to be carried out at a temperature of 480-520 ° C for 1.5-3 hours with cooling in air, which contributes to the production of heat-shielding intermetallic interlayers of optimal thickness, providing a sufficiently high and uniform thermal resistance in the direction of heat transfer across the layers. The temperature and annealing time below the lower proposed limit lead to the fact that the thickness of the intermetallic layer may be insufficient, which reduces the thermophysical properties of the resulting product. The temperature and annealing time above the upper proposed limit are excessive, since this can lead to the formation of too thick intermetallic layers, prone to brittle fracture under sharp pressure drops in the internal cavities of the product. It has been proposed to carry out cooling from annealing temperatures in air, since such a regime is the most economical, ensuring material integrity and the absence of delamination at the interlayer boundaries.

В результате получают цельносварное композиционное изделие с внутренними полостями со сплошными диффузионными теплозащитными интерметаллидными прослойками между слоями алюминия и никеля.The result is an all-welded composite product with internal cavities with continuous diffusion heat-shielding intermetallic interlayers between the layers of aluminum and nickel.

На фиг.1 изображена схема сварки взрывом (вид сбоку), на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1, на фиг.3 - поперечное сечение сваренного изделия с внутренними полостями, где 13 и 14 - сдеформированные алюминиевые пластины, 15 и 16 - сдеформированные никелевые пластины, 17, 18 - диффузионные теплозащитные интерметаллидные прослойки, 19 - зоны сварки никелевых пластин между собой, 20 - внутренние полости изделия.Figure 1 shows a diagram of the explosion welding (side view), figure 2 is a view along arrow A in figure 1, figure 3 is a cross section of the welded product with internal cavities, where 13 and 14 are deformed aluminum plates, 15 and 16 — deformed nickel plates, 17, 18 — diffusion heat-shielding intermetallic layers, 19 — zones for welding nickel plates together, 20 — internal cavities of the product.

Предлагаемый способ получения алюминиево-никелевых изделий с внутренними полостями сваркой взрывом осуществляется в следующей последовательности. Очищают соединяемые металлические поверхности от окислов и загрязнений, составляют пакет из четырех металлических слоев с размещением между алюминиевыми пластинами 1, 2 верхней 3 и нижней 4 никелевых пластин с одинаковыми размерами. Предварительно на верхнюю поверхность нижней никелевой пластины 4 наносят слои противосварочного вещества в виде полос 5, шириной, равной М, минимальное расстояние между противосварочными полосами N=12 мм. Пластины в пакете располагают параллельно друг над другом с помощью упоров 6 на расстоянии сварочных зазоров. На поверхность верхней алюминиевой пластины 1 пакета укладывают защитную металлическую прослойку 7, защищающую наружную поверхность верхней алюминиевой пластины от повреждений при детонации взрывчатого вещества (ВВ). Устанавливают полученный пакет на плоское основание 8, размещенное на грунте 9, устанавливают на поверхность защитной металлической прослойки контейнер с зарядом взрывчатого вещества 10 со скоростью детонации 2200-2770 м/с, с генератором плоской детонационной волны 11. Отношение удельной массы (произведение толщины на плотность) заряда взрывчатого вещества к сумме удельных масс защитной металлической прослойки, алюминиевой 1 и никелевых пластин 3, 4, а также сварочные зазоры между слоями пакета выбирают из условия получения скорости соударения верхней алюминиевой пластины 1 с никелевой 3 V₁=370-430 м/с, никелевых пластин между собой V₂=450-470 м/с, нижней никелевой пластины 4 с нижней алюминиевой 2 - V₃=400-440 м/с. Инициирование процесса детонации в зарядах взрывчатого вещества осуществляют с помощью электродетонатора 12.The proposed method for producing aluminum-nickel products with internal cavities by explosion welding is carried out in the following sequence. They clean the joined metal surfaces from oxides and contaminants, make up a package of four metal layers with the placement of aluminum plates 1, 2, top 3 and bottom 4 of nickel plates with the same dimensions. Preliminarily, on the upper surface of the lower nickel plate 4, layers of anti-welding substance are applied in the form of strips 5, with a width equal to M, the minimum distance between the anti-welding strips is N = 12 mm. The plates in the package are arranged parallel to each other using the stops 6 at a distance of the welding gaps. A protective metal layer 7 is placed on the surface of the upper aluminum plate 1 of the package, which protects the outer surface of the upper aluminum plate from damage during detonation of explosives. The resulting package is installed on a flat base 8, placed on the soil 9, a container with an explosive charge 10 with a detonation speed of 2200-2770 m / s, with a plane detonation wave generator 11 is installed on the surface of the protective metal interlayer 11. The specific gravity ratio (thickness multiplied by density ) the explosive charge to the sum of the specific gravities of the protective metal layer, aluminum 1 and nickel plates 3, 4, as well as the welding gaps between the layers of the packet, are selected from the condition for obtaining the impact velocity upper aluminum plate 1 with nickel 3 V ₁ = 370-430 m / s, nickel plates between themselves V ₂ = 450-470 m / s, lower nickel plate 4 with lower aluminum 2 - V ₃ = 400-440 m / s. The initiation of the detonation process in explosive charges is carried out using an electric detonator 12.

Термообработку сваренной заготовки проводят при температуре 400-430°С в течение 0,3-0,5 часов. После термообработки осуществляют формирование в специальной оснастке с помощью гидравлического давления внутренних полостей необходимого профиля, а затем производят отжиг полученной заготовки при температуре 480-520°С в течение 1,5-3 часов с последующим охлаждением на воздухе.The heat treatment of the welded billet is carried out at a temperature of 400-430 ° C for 0.3-0.5 hours. After heat treatment, the necessary profile is formed in special equipment using hydraulic pressure of the internal cavities, and then the resulting preform is annealed at a temperature of 480-520 ° C for 1.5-3 hours, followed by cooling in air.

В результате получают цельносварное композиционное изделие с внутренними полостями со сплошными диффузионными теплозащитными прослойками между слоями алюминия и никеля, при этом обеспечиваются одинаковое термическое сопротивление при направлении теплопередачи поперек слоев, а также однородность материала слоев, контактирующих с внутренними полостями изделия, что способствует повышению коррозионной стойкости, полученное изделие обладает также повышенной стойкостью к разрушению при резких перепадах давления в его внутренних полостях.The result is an all-welded composite product with internal cavities with continuous diffusion heat-insulating layers between the layers of aluminum and nickel, while ensuring the same thermal resistance in the direction of heat transfer across the layers, as well as the uniformity of the material of the layers in contact with the internal cavities of the product, which contributes to increased corrosion resistance, the resulting product also has a high resistance to destruction under sharp pressure drops in its internal polo tyah.

Пример 1 (см. таблицу, пример 1)Example 1 (see table, example 1)

Очищают соединяемые металлические поверхности от окислов и загрязнений, составляют пакет под сварку взрывом. Порядок чередования слоев в пакете: алюминий АД1 - никель НП1-НП1-АД1. Размеры алюминиевых пластин: длина 300 мм, ширина 215 мм, толщина каждой пластины δ_Al=1,5 мм. Длина и ширина никелевых пластин такие же, как у алюминиевых, но толщина каждой пластины δ_Ni =1 мм, соотношение толщин слоев алюминия и никеля 1:0,67. Плотность алюминия ρ_Al=2,7 г/см³, удельная масса каждой алюминиевой пластины m_Al=δ_Al·ρ_Al=0,15·2,7=0,405 г/см². Плотность никеля ρ_Ni=8,9 г/см³, удельная масса каждой никелевой пластины m_Ni=δ_Ni·ρ_Ni=0,1·8,9=0,89 г/см². Предварительно на верхнюю поверхность нижней никелевой пластины наносят слои противосварочного вещества, например сверхвысокомолекулярный полиэтилен, толщиной 80-100 мкм по патенту РФ №2171149, в соответствии с которым активированный взрывом порошок сверхвысокомолекулярного полиэтилена наносят, например, пневматическим напылением на предварительно нагретое изделие. Такое покрытие обладает повышенной прочностью сцепления полимера с металлом и весьма надежно защищает никелевые слои от сваривания или схватывания в процессе сварки взрывом. Ширина противосварочных полос М выбирается с учетом необходимых размеров площади поперечного сечения каждой внутренней полости. В данном примере M=25 мм, расстояние от боковых кромок пластины до краев противосварочных полос K=20 мм. Расстояние между противосварочными полосами N=12 мм, что соответствует минимально допустимому значению. Пластины в пакете располагают параллельно друг над другом, сварочные зазоры между пластинами фиксировали с помощью упоров, например из алюминия. Поверхность верхней алюминиевой пластины смазывали противосварочной смазкой, например литолом, и укладывали на нее защитную металлическую прослойку, например из стали Ст3. Ширина прослойки 225 мм, длина 310 мм, толщина δ_пр=2 мм. Плотность материала прослойки ρ_пр=7,8 г/см³, ее удельная масса m_пр=δ_пр·ρ_пр=0,2·7,8=1,56 г/см². Устанавливают полученный пакет на плоское основание, например из древесностружечной плиты, размещенное на песчаном грунте. Длина и ширина плиты соответствуют размерам алюминиевой пластины, а толщина равна 20 мм. Устанавливают на наружную поверхность металлической прослойки контейнер с основным зарядом взрывчатого вещества и вспомогательным зарядом-генератором плоской детонационной волны, например из аммонита 6ЖВ. В качестве основного заряда ВВ использовали смесь аммонита 6ЖВ с аммиачной селитрой в соотношении 1:3. Высота заряда ВВ H_ВВ=60 мм, его длина 350 мм, ширина 270 мм, его плотность ρ_вв=0,97 г/см³, удельная масса заряда ВВ m_ВВ=H_ВВ·ρ_вв=6·0,97=5,82 г/см². Скорость детонации D_ВВ=2200 м/с. При выбранных параметрах схемы сварки взрывом отношение удельной массы заряда ВВ к сумме удельных масс защитной металлической прослойки, алюминиевой и никелевых пластин равно m_ВВ:(m_пр+m_Al+2·m_Ni)=5,82:(1,56+0,4+2·0,89)=1,56. С учетом этого соотношения удельных масс, с помощью компьютерных технологий определяли сварочные зазоры, обеспечивающие необходимые для надежной сварки скорости соударения пластин. В данном примере сварочный зазор между верхней алюминиевой и верхней никелевой пластиной составлял h₁=1 мм, зазор между никелевыми пластинами h₂=4,5 мм, между нижней никелевой и нижней алюминиевой пластинами h₃=7 мм. Сварку взрывом осуществляли инициированием процесса детонации в зарядах ВВ с помощью электродетонатора. При выбранных режимах скорость соударения верхней алюминиевой пластины с верхней никелевой составляла V₁=370 м/с, скорость соударения никелевых пластин V₂=450 м/с, скорость соударения нижней никелевой пластины с нижней алюминиевой V₃=435 м/с. Термообработку сваренной заготовки производили в муфельной электропечи при температуре t_т=400°С в течение τ_т=0,5 часа. После термообработки, например, с помощью абразивного инструмента удаляли боковые кромки заготовки с краевыми эффектами на ширине 5 мм по всему ее периметру. После этого производили формирование внутренних полостей, имеющих форму, как на фиг.3, с помощью специальной оснастки методом их раздувания под действием гидравлического давления. Ширина каждой внутренней полости составляла 25 мм, высота - 4 мм.They clean the joined metal surfaces from oxides and contaminants, make up a package for explosion welding. The sequence of layers in the package: aluminum AD1 - Nickel NP1-NP1-AD1. Dimensions of aluminum plates: length 300 mm, width 215 mm, thickness of each plate δ _Al = 1.5 mm. The length and width of the nickel plates are the same as those of aluminum, but the thickness of each plate is δ _Ni = 1 mm, the ratio of the thicknesses of the layers of aluminum and nickel is 1: 0.67. The density of aluminum ρ _Al = 2.7 g / cm ³ , the specific gravity of each aluminum plate m _Al = δ _Al · ρ _Al = 0.15 · 2.7 = 0.405 g / cm ² . The density of nickel ρ _Ni = 8.9 g / cm ^{3 the} specific gravity of each nickel plate m _Ni = δ _Ni · ρ _Ni = 0.1 · 8.9 = 0.89 g / cm ² . Previously, layers of an anti-welding substance, for example, ultra-high molecular weight polyethylene, 80-100 microns thick according to RF patent No. 2171149, according to which explosion-activated ultra-high molecular weight polyethylene powder is applied, for example, by pneumatic spraying on a preheated product, are applied onto the upper surface of the lower nickel plate. Such a coating has increased adhesion strength of the polymer to the metal and very reliably protects the nickel layers from welding or setting during explosion welding. The width of the welding strips M is selected taking into account the necessary dimensions of the cross-sectional area of each inner cavity. In this example, M = 25 mm, the distance from the lateral edges of the plate to the edges of the welding strips K = 20 mm. The distance between the welding strips N = 12 mm, which corresponds to the minimum acceptable value. The plates in the bag are arranged parallel to each other, the welding gaps between the plates were fixed using stops, for example, from aluminum. The surface of the upper aluminum plate was greased with an anti-welding grease, for example, lithol, and a protective metal layer, for example, of St3 steel, was laid on it. The width of the interlayer 225 mm, length 310 mm, thickness δ _CR = 2 mm The density of the material of the interlayer ρ _CR = 7.8 g / cm ³ , its specific gravity m _CR = δ _CR · ρ _CR = 0.2 · 7.8 = 1.56 g / cm ² . Install the resulting package on a flat base, for example from a chipboard, placed on sandy soil. The length and width of the plate correspond to the dimensions of the aluminum plate, and the thickness is 20 mm. A container with the main explosive charge and an auxiliary charge-generator of a plane detonation wave, for example from 6GV ammonite, is mounted on the outer surface of the metal interlayer. As the main explosive charge, a mixture of ammonium 6GV with ammonium nitrate was used in a ratio of 1: 3. The height H of the charge BB _BB = 60 mm, its length 350 mm, width 270 mm, its density ρ _cc = 0.97 g / cm ^3, the specific gravity of the explosive charge m _BB = _BB H · ρ · 6 = _cc = 0.97 5.82 g / cm ² . The detonation velocity D _BB = 2200 m / s. With the selected parameters of the explosion welding scheme, the ratio of the specific gravity of the explosive charge to the sum of the specific gravities of the protective metal layer, aluminum and nickel plates is m _BB : (m _pr + m _Al + 2 · m _Ni ) = 5.82: (1.56 + 0 , 4 + 2 · 0.89) = 1.56. Given this ratio of specific gravities, using computer technology, welding gaps were determined that provided the plate collision speeds necessary for reliable welding. In this example, the welding gap between the upper aluminum and upper nickel plates was h ₁ = 1 mm, the gap between nickel plates h ₂ = 4.5 mm, between the lower nickel and lower aluminum plates h ₃ = 7 mm. Explosion welding was carried out by initiating the detonation process in explosive charges using an electric detonator. In the selected modes, the collision velocity of the upper aluminum plate with the upper nickel was V ₁ = 370 m / s, the collision velocity of the nickel plates V ₂ = 450 m / s, the collision velocity of the lower nickel plate with the lower aluminum V ₃ = 435 m / s. Heat treatment of the welded billet was carried out in a muffle electric furnace at a temperature of t _t = 400 ° C for τ _t = 0.5 hours. After heat treatment, for example, using an abrasive tool, the side edges of the workpiece with edge effects were removed over a width of 5 mm around its entire perimeter. After that, the formation of internal cavities having the form, as in FIG. 3, was carried out using special equipment by the method of inflating them under the influence of hydraulic pressure. The width of each inner cavity was 25 mm, the height was 4 mm.

После формирования (раздувания) внутренних полостей производят отжиг полученной заготовки при температуре t_o=480°С в течение τ_о=3 часов с последующим охлаждением на воздухе. В процессе отжига получают сплошные интерметаллидные прослойки между слоями алюминия и никеля толщиной δ_пр=15 мкм. Коэффициент теплопроводности материала прослоек λ_пр=7,5 Вт/(м·К), термическое сопротивление R_пр=δ_пр:λ_пр=0,000015:7,5=2-10^-6 К/(Вт/м²). Коэффициент теплопроводности алюминия АД1 λ_Al=230 Вт/(м·К), термическое сопротивление каждого алюминиевого слоя R_Al=δ_Al:λ_Al=0,0015:230=6,5·10^-6 К/(Вт/м²). Коэффициент теплопроводности никеля λ_Ni=62 Вт/(м·К), термическое сопротивление каждого никелевого слоя R_Ni=δ_Ni:λ_Ni=0,001:62=16,1·10^-6 К/(Вт/м²). Термическое сопротивление каждой стенки композиционного изделия, отделяющей внутреннюю полость от окружающей среды, при направлении теплопередачи поперек слоев с учетом вклада интерметаллидной прослойки R_ком=R_Al+R_пр+R_Ni=6,5·10^-6+2·10^-6+16,1·10^-6=24,6·10^-6 К/(Вт/м²). Таким образом, благодаря сплошным интерметаллидным прослойкам между слоями алюминия и никеля термическое сопротивление каждой стенки изделия R_ком возросло на 8%, что способствует снижению потерь тепла в окружающую среду при прокачивании жидкостей-теплоносителей через внутренние полости изделия. Материал противосварочного вещества - сверхвысокомолекулярный полиэтилен - в процессе отжига деструктирует и самопроизвольно удаляется из внутренних полостей. Его остатки легко удаляются путем пропускания через внутренние полости жидкости повышенного давления, в качестве которой, например, можно использовать воду, содержащую частицы абразивного порошка.After the formation (inflating) of the internal cavities, annealed the obtained workpiece at a temperature of t _o = 480 ° C for τ _o = 3 hours, followed by cooling in air. In the process of annealing, continuous intermetallic interlayers are obtained between aluminum and nickel layers with a thickness of δ _sp = 15 μm. Coefficient of thermal conductivity λ of the material layers _ave = 7.5 W / (m · K) thermal resistance R _ave = δ _ave: λ _ave = 0.000015: 2-10 7.5 ^-6 = K / (W / ^m2) . The thermal conductivity of aluminum AD1 λ _Al = 230 W / (m · K), the thermal resistance of each aluminum layer R _Al = δ _Al : λ _Al = 0,0015: 230 = 6,5 · 10 ^-6 K / (W / m ² ) Nickel thermal conductivity λ _Ni = 62 W / (m · K), thermal resistance of each nickel layer R _Ni = δ _Ni : λ _Ni = 0.001: 62 = 16.1 · 10 ^-6 K / (W / m ² ). The thermal resistance of each wall of the composite product that separates the internal cavity from the environment, with the heat transfer direction across the layers, taking into account the contribution of the intermetallic layer R _com = R _Al + R _CR + R _Ni = 6.5 · 10 ^-6 + 2 · 10 ^-6 + 16.1 · 10 ^-6 = 24.6 · 10 ^-6 K / (W / m ² ). Thus, due to the continuous intermetallic interlayers between the layers of aluminum and nickel, the thermal resistance of each product wall R _com increased by 8%, which helps to reduce heat loss to the environment when pumping heat transfer fluids through the internal cavities of the product. The material of the anti-welding substance - ultra-high molecular weight polyethylene - during the annealing process, is degraded and spontaneously removed from the internal cavities. Its residues are easily removed by passing through the internal cavity of the liquid high pressure, for which, for example, you can use water containing particles of abrasive powder.

В результате получают композиционное алюминиево-никелевое изделие с пятью внутренними полостями шириной каждой из них, равной 25 мм, высотой - 4 мм, с герметичными перемычками между внутренними полостями шириной около 12 мм, со сплошными диффузионными теплозащитными прослойками между слоями алюминия и никеля, при этом обеспечивается одинаковое, повышенное на 8% термическое сопротивление стенок изделия при направлении теплопередачи поперек слоев, а также обеспечивается однородность материала металлических слоев, контактирующих с внутренними полостями. Никелевые слои образуют вокруг полостей замкнутые контуры. Никель обладает повышенной коррозионной стойкостью, что позволяет пропускать через внутренние полости изделия жидкости-теплоносители, обладающие повышенной химической активностью. Полученное изделие обладает повышенной стойкостью к разрушению при резких перепадах давления в его внутренних полостях.The result is a composite aluminum-nickel product with five internal cavities with a width of each of them equal to 25 mm, a height of 4 mm, with sealed jumpers between the internal cavities with a width of about 12 mm, with continuous diffusion heat-insulating interlayers between the layers of aluminum and nickel, while provides the same, increased by 8% thermal resistance of the walls of the product with the direction of heat transfer across the layers, and also ensures uniformity of the material of the metal layers in contact with the inner their cavities. Nickel layers form closed contours around the cavities. Nickel has a high corrosion resistance, which allows coolant fluids with increased chemical activity to pass through the internal cavities of the product. The resulting product has a high resistance to destruction under sharp pressure drops in its internal cavities.

Пример 2 (см. таблицу, пример 2)Example 2 (see table, example 2)

То же, что в примере 1, но внесены следующие изменения. Толщина каждой алюминиевой пластины δ_Al=2 мм, каждой никелевой - δ_Ni=0,8 мм, соотношение толщин слоев алюминия и никеля 1:0,4. Удельная масса каждой алюминиевой пластины m_Al=δ_Al·ρ_Al=0,2·2,7=0,54 г/см². Удельная масса каждой никелевой пластины m_Ni=δ_Ni·ρ_Ni=0,08·8,9=0,71 г/см². В качестве основного заряда ВВ использовали смесь аммонита 6ЖВ с аммиачной селитрой в соотношении 1:2. Высота заряда ВВ H_ВВ=50 мм, плотность ρ_вв=0,95 г/см³, удельная масса m_ВВ=H_ВВ·ρ_вв=5·0,95=4,75 г/см². Скорость детонации ВВ D_BB=2400 м/с. Отношение удельной массы ВВ к сумме удельных масс защитной металлической прослойки, алюминиевой и никелевых пластин равно: m_ВВ:(m_пр+m_Al+2·m_Ni)=4,75:(1,56+0,54+2·0,71)=1,35. Сварочный зазор между верхней алюминиевой и верхней никелевой пластинами h₁=1,5 мм, скорость соударения этих пластин при сварке взрывом V₁=430 м/с. Сварочный зазор между никелевыми пластинами h₂=4,5 мм, скорость соударения этих пластин при сварке взрывом V₂=470 м/с. Сварочный зазор между нижней никелевой и нижней алюминиевой пластинами h₃=1,5 мм, скорость соударения этих пластин V₃=400 м/с.The same as in example 1, but the following changes. The thickness of each aluminum plate is δ _Al = 2 mm, each nickel plate is δ _Ni = 0.8 mm, the ratio of the thicknesses of the layers of aluminum and nickel is 1: 0.4. The specific weight of each aluminum plate is m _Al = δ _Al · ρ _Al = 0.2 · 2.7 = 0.54 g / cm ² . The specific weight of each nickel plate is m _Ni = δ _Ni · ρ _Ni = 0.08 · 8.9 = 0.71 g / cm ² . As the main explosive charge, we used a mixture of 6GV ammonite with ammonium nitrate in a ratio of 1: 2. The height H of the charge BB _BB = 50 mm, density ρ _cc = 0.95 g / cm ^3, specific gravity = H m _BB _BB _cc · ρ = 5 x 0.95 = 4.75 g / cm ^2. Detonation velocity of explosives D _BB = 2400 m / s. The ratio of the specific gravity of the explosive to the sum of the specific gravities of the protective metal layer, aluminum and nickel plates is equal to: m _BB : (m _pr + m _Al + 2 · m _Ni ) = 4.75: (1.56 + 0.54 + 2 · 0 , 71) = 1.35. The welding gap between the upper aluminum and upper nickel plates h ₁ = 1.5 mm, the speed of impact of these plates during explosion welding V ₁ = 430 m / s. The welding gap between the nickel plates h ₂ = 4.5 mm, the speed of impact of these plates during explosion welding V ₂ = 470 m / s. The welding gap between the lower nickel and lower aluminum plates h ₃ = 1.5 mm, the collision velocity of these plates V ₃ = 400 m / s.

Термообработку сваренной заготовки производили при температуре t_т=415°С в течение τ_т=0,4 часа. Отжиг заготовки после формирования внутренних полостей методом раздувания проводили при температуре t_o=500°C в течение τ_о=2,2 часов. Средняя толщина полученных в результате отжига диффузионных теплозащитных интерметаллидных прослоек между слоями алюминия и никеля δ_пр=18 мкм. Термическое сопротивление каждой прослойки R_пр=δ_пр:λ_пр=0,000018:7,5=2,4·10^-6 К/(Вт/м²). Термическое сопротивление алюминиевой пластины R_Al=δ_Al:λ_Al=0,002:230=8,7·10^-6 К/(Вт/м²). Термическое сопротивление каждого никелевого слоя R_Ni=δ_Ni:λ_Ni=0,0008:62=12,9·10^-6 К/(Вт/м²). Термическое сопротивление каждой трехслойной стенки композиционного изделия R_ком=R_Al+R_пр+R_Ni=8,7·10^-6+2,4·10^-6+12,9·10^-6=24·10^-6 К/(Вт/м²). Таким образом, благодаря образованию сплошных диффузионных интерметаллидных прослоек термическое сопротивление каждой стенки изделия, отделяющей каждую внутреннюю полость изделия от окружающей среды, возросло на 10%.The heat treatment of the welded billet was carried out at a temperature of t _t = 415 ° C for τ _t = 0.4 hours. Annealing of the preform after the formation of internal cavities by inflation was carried out at a temperature of t _o = 500 ° C for τ _o = 2.2 hours. The average thickness obtained as a result of annealing of diffusion heat-shielding intermetallic interlayers between the layers of aluminum and nickel is δ _pr = 18 μm. Thermal resistance R of each layer _pr = δ _ave: λ _ave = 0.000018: 7.5 = 2.4 × 10 ^-6 K / (W / m ^2). The thermal resistance of the aluminum plate R _Al = δ _Al : λ _Al = 0.002: 230 = 8.7 · 10 ^-6 K / (W / m ² ). Thermal resistance of each nickel layer R _Ni = δ _Ni : λ _Ni = 0,0008: 62 = 12.9 · 10 ^-6 K / (W / m ² ). The thermal resistance of each three-layer wall of the composite product R _com = R _Al + R _CR + R _Ni = 8.7 · 10 ^-6 + 2.4 · 10 ^-6 + 12.9 · 10 ^-6 = 24 · 10 ^-6 K / (W / m ² ). Thus, due to the formation of continuous diffusion intermetallic interlayers, the thermal resistance of each wall of the product separating each internal cavity of the product from the environment increased by 10%.

Результаты получения изделия те же, что в примере 1, но термическое сопротивление стенок при направлении теплопередачи поперек слоев возросло в сравнении с прототипом на 10%.The results of obtaining the product are the same as in example 1, but the thermal resistance of the walls in the direction of heat transfer across the layers increased in comparison with the prototype by 10%.

Пример 3 (см. таблицу, пример 3)Example 3 (see table, example 3)

То же, что в примере 1, но внесены следующие изменения. Толщина каждой алюминиевой пластины δ_Al=1,8 мм, каждой никелевой - δ_Ni=0,9 мм, соотношение толщин слоев алюминия и никеля 1:0,5. Удельная масса каждой алюминиевой пластины m_Al=δ_Al·ρ_Al=0,18·2,7=0,49 г/см². Удельная масса каждой никелевой пластины m_Ni=δ_Ni·ρ_Ni=0,09·8,9=0,8 г/см². В качестве основного заряда ВВ использовали смесь аммонита 6ЖВ и аммиачной селитры в соотношении 1:1. Высота заряда ВВ H_ВВ=40 мм, его плотность ρ_ВВ=0,9 г/см³. Удельная масса m_ВВ=Н_ВВ·ρ_ВВ=4·0,9=3,6 г/см². Скорость детонации ВВ D_BB=2770 м/с. Соотношение удельных масс составляет m_ВВ:(m_пр+m_Al+2·m_Ni)=3,6:(1,56+0,49+2·0,8)=0,99. Сварочный зазор h₁=0,8 мм, скорость соударения V₁=390 м/с. Сварочный зазор h₂=3,5 мм, скорость соударения V₂=460 м/с. Сварочный зазор h₃=3 мм, скорость соударения V₃=410 м/с.The same as in example 1, but the following changes. The thickness of each aluminum plate δ _Al = 1.8 mm, each nickel - δ _Ni = 0.9 mm, the ratio of the thicknesses of the layers of aluminum and nickel 1: 0.5. The specific weight of each aluminum plate is m _Al = δ _Al · ρ _Al = 0.18 · 2.7 = 0.49 g / cm ² . The specific gravity of each nickel plate is m _Ni = δ _Ni · ρ _Ni = 0.09 · 8.9 = 0.8 g / cm ² . A mixture of ammonite 6GV and ammonium nitrate in a 1: 1 ratio was used as the main explosive charge. HE charge height H _BB = 40 mm; its density ρ _BB = 0.9 g / cm ³ . Specific mass m _BB = N _BB · ρ _BB = 4 · 0.9 = 3.6 g / cm ² . Detonation velocity of explosives D _BB = 2770 m / s. The specific gravity ratio is m _BB : (m _ol + m _Al + 2 · m _Ni ) = 3.6: (1.56 + 0.49 + 2 · 0.8) = 0.99. Welding gap h ₁ = 0.8 mm, impact velocity V ₁ = 390 m / s. Welding gap h ₂ = 3.5 mm, impact velocity V ₂ = 460 m / s. Welding gap h ₃ = 3 mm, impact velocity V ₃ = 410 m / s.

Температура термообработки сваренной заготовки t_т=430°С, время выдержки τ_т=0,3 часа. Отжиг заготовки после формирования внутренних полостей проводили при температуре t_o=520°С в течение 1,5 часов. Средняя толщина полученных в результате отжига диффузионных интерметаллидных прослоек δ_пр=20 мкм. Термическое сопротивление каждой прослойки R_пр=δ_пр:λ_пр=0,00002:7,5=2,7·10^-6 К/(Вт/м²). Термическое сопротивление алюминиевой пластины R_Al=δ_Al:λ_Al=0,0018:230=7,8·10^-6 К/(Вт/м²). Термическое сопротивление каждого никелевого слоя R_Ni=δ_Ni:λ_Ni=0,0009:62=14,5·10^-6 К/(Вт/м²). Термическое сопротивление каждой стенки композиционного изделия R_ком=R_Al+R_Ni+R_пр=7,8·10^-6+14,5 ·10^-6+2,7·10^-6=25-10^-6 К/(Вт/м²). Благодаря образованию диффузионной интерметаллидной прослойки R_ком каждой стенки повысилось на 11%.The temperature of the heat treatment of the welded billet t _t = 430 ° C, the exposure time τ _t = 0.3 hours. Annealing of the preform after the formation of internal cavities was carried out at a temperature of t _o = 520 ° C for 1.5 hours. The average thickness obtained as a result of annealing of diffusion intermetallic interlayers δ _CR = 20 μm. Thermal resistance R of each layer _pr = δ _ave: λ _ave = 0.00002: 7.5 = 2.7 × 10 ^-6 K / (W / m ^2). Thermal resistance of the aluminum plate R _Al = δ _Al : λ _Al = 0.0018: 230 = 7.8 · 10 ^-6 K / (W / m ² ). The thermal resistance of each nickel layer is R _Ni = δ _Ni : λ _Ni = 0,0009: 62 = 14.5 · 10 ^-6 K / (W / m ² ). The thermal resistance of each wall of the composite product R _com = R _Al + R _Ni + R _CR = 7.8 · 10 ^-6 +14.5 · 10 ^-6 + 2.7 · 10 ^-6 = 25-10 ^-6 K / ( W / m ² ). Due to the formation of a diffusion intermetallic layer, the R _{com of} each wall increased by 11%.

Результаты получения изделия те же, что в примере 1, но термическое сопротивление стенок при направлении теплопередачи поперек слоев за счет образования сплошной интерметаллидной прослойки увеличилось на 11%.The results of obtaining the product are the same as in example 1, but the thermal resistance of the walls in the direction of heat transfer across the layers due to the formation of a continuous intermetallic layer increased by 11%.

При получении композиционных изделий с внутренними полостями по прототипу (см. таблицу, пример 4) теплозащитные интерметаллидные слои располагаются лишь на межканальных участках изделия и отсутствуют на участках металлических слоев, контактирующих с внутренними полостями изделия, термическое сопротивление на таких участках при направлении теплопередачи поперек слоев неодинаковое, при резких перепадах давления во внутренних полостях изделия возможно его разрушение по интерметаллидным прослойкам. Изделие обладает повышенной склонностью к коррозионному разрушению из-за неоднородности материалов, контактирующих с внутренними полостями изделия, что весьма ограничивает возможные области использования таких изделий в теплообменной аппаратуре.Upon receipt of composite products with internal cavities according to the prototype (see table, example 4), heat-protective intermetallic layers are located only on the interchannel sections of the product and are absent on the sections of metal layers in contact with the internal cavities of the product, the thermal resistance in such areas when the heat transfer direction across the layers is not the same , with sharp pressure drops in the internal cavities of the product, its destruction along intermetallic layers is possible. The product has an increased tendency to corrosion damage due to the heterogeneity of materials in contact with the internal cavities of the product, which greatly limits the possible areas of use of such products in heat exchange equipment.

Claims

1. A method of producing composite aluminum-nickel products with internal cavities by explosion welding, including marking the metal layer using a stencil, applying an anti-welding substance to areas in which welding is not provided, drawing up a package of metal layers, placing a protective metal layer above it with an explosive charge substances, the implementation of explosion welding, heat treatment to increase the deformation ability of welded metal layers, the formation of hydraulic pressure internal cavities and annealing to form diffusion heat-protective intermetallic interlayers, characterized in that they comprise a package of four metal layers installed with welding gaps with the same nickel plates placed between aluminum plates, in which the ratio of the thicknesses of aluminum and nickel layers is 1: (0.4 -0.67) with a thickness of each nickel layer of 0.8-1 mm, while layers of an anti-welding substance are pre-applied to the upper surface of the lower nickel plate in the form of strips from a distance the space between them is not less than 12 mm, the burst welding is carried out at a detonation speed of the explosive charge of 2200-2770 m / s, the ratio of the specific charge of the explosive to the sum of the specific gravities of the protective metal layer, aluminum and nickel plates, as well as welding gaps between the layers the package is selected from the conditions for obtaining the collision speed of the upper aluminum plate with nickel in the range of 370-430 m / s, nickel plates - 450-470 m / s, lower nickel with lower aluminum - 400-440 m / s, heat treatment of the welded wire it at a temperature of 400-430 ° C for 0.3-0.5 hours, annealing to form continuous diffusion heat-protective intermetallic layers is carried out at a temperature of 480-520 ° C for 1.5-3 hours with cooling in air and obtaining composite products with internal cavities with continuous diffusion heat-shielding intermetallic interlayers between the layers of aluminum and nickel.

2. The method according to claim 1, characterized in that ultrahigh molecular weight polyethylene is used as an anti-welding substance.