RU2417868C2 - Method of producing large-size bimetal sheets by explosion welding - Google Patents
Method of producing large-size bimetal sheets by explosion welding Download PDFInfo
- Publication number
- RU2417868C2 RU2417868C2 RU2009120191/02A RU2009120191A RU2417868C2 RU 2417868 C2 RU2417868 C2 RU 2417868C2 RU 2009120191/02 A RU2009120191/02 A RU 2009120191/02A RU 2009120191 A RU2009120191 A RU 2009120191A RU 2417868 C2 RU2417868 C2 RU 2417868C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- height
- plate
- length
- explosive charge
- charge
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Resistance Welding (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области сварки взрывом и может быть использовано при изготовлении на открытом полигоне крупногабаритных биметаллических листов или заготовок коррозионно-стойкого биметалла (сталь - титан, сталь - латунь, сталь - алюминий, малоуглеродистая низколегированная сталь - коррозионно-стойкая сталь и др.) для химической, атомной и нефтегазовой отраслей промышленности.The invention relates to the field of explosion welding and can be used in the manufacture of large bimetal sheets or billets of corrosion-resistant bimetal (steel - titanium, steel - brass, steel - aluminum, low-carbon low-alloy steel - corrosion-resistant steel, etc.) for open casting chemical, nuclear and oil and gas industries.
Известен способ плакирования взрывом, при котором для повышения качества сварки длинномерных биметаллических пластин используется комбинированный заряд, состоящий из чередующихся, имеющих форму трапеции или прямоугольников слоев взрывчатого вещества (ВВ) с существенно отличными скоростями детонации (патент Франции №2004500, МПК В23Р 3/00, опубл. 09.01.70). Недостатками данного способа являются нестабильность структуры и свойств зоны соединения по мере удаления от точки инициирования, обусловленная изменениями скорости детонации, невысокая производительность, связанная с усложнением монтажа комбинированного заряда ВВ, а также необходимость увеличения расхода взрывчатых материалов.There is a known method of cladding with an explosion, in which to improve the quality of welding of long bimetallic plates, a combined charge is used, consisting of alternating trapezoidal or rectangle-shaped layers of explosive (BB) with significantly different detonation velocities (French patent No. 20044500, IPC В23Р 3/00, publ. 09.01.70). The disadvantages of this method are the instability of the structure and properties of the connection zone with distance from the initiation point, due to changes in the detonation speed, low productivity associated with the complication of the installation of the combined explosive charge, and the need to increase the consumption of explosive materials.
Известен способ получения биметалла, при котором для стабилизации процесса детонации ВВ (а следовательно, и повышения качества соединения) в пределах всей площади сварки, заряд ВВ с помощью перегородок разделяют на ячейки, имеющие кубическую форму (авт. свидетельство №193900, МПК В23К 19/00, опубл. 13.03.67). Недостатками данного способа являются невысокая прочность соединения и существенная деформация (вплоть до появления прожогов), реализующиеся вследствие происходящей в окрестностях продольных перегородок встречи двух детонационных волн, приводящей к резкому скачку давления и изменению параметров соударения свариваемых пластин в сторону значительного увеличения. Также при плакировании тонкими и пластичными металлами, например алюминием, высота заряда и соответственно размеры ячеек выбираются как можно меньшими (меньше 10 мм), в результате чего в углах ячейки образуются незаполненные зарядом пустоты, что приводит к изменению скорости детонации, отклонению реальных параметров соударения от оптимальных проектных, а в конечном итоге, к снижению и нестабильности прочностных свойств сварного соединения. Кроме того, использование подобного взрывного устройства для плакирования крупногабаритных пластин неразрывно связано с сокращением производительности, поскольку существенно возрастает трудоемкость монтажа заряда ВВ вследствие сборки большого количества ячеек.A known method of producing bimetal, in which to stabilize the process of detonation of explosives (and therefore improve the quality of the connection) within the entire welding area, the explosive charge is divided into cubic cells using baffles (author's certificate No. 193900, IPC V23K 19 / 00, publ. 13.03.67). The disadvantages of this method are the low joint strength and significant deformation (up to the occurrence of burn-throughs), which are realized due to the meeting of two detonation waves in the vicinity of the longitudinal partitions, leading to a sharp pressure jump and a change in the collision parameters of the welded plates towards a significant increase. Also, when cladding with thin and plastic metals, for example, aluminum, the charge height and, accordingly, the cell sizes are selected as small as possible (less than 10 mm), as a result of which voids unfilled by the charge are formed in the corners of the cell, which leads to a change in the detonation velocity and deviation of the actual impact parameters from optimal design, and ultimately, to reduce and instability of the strength properties of the welded joint. In addition, the use of such an explosive device for cladding large-sized plates is inextricably linked to a reduction in productivity, since the complexity of mounting the explosive charge increases significantly due to the assembly of a large number of cells.
Известен способ получения крупногабаритных биметаллических листов сваркой взрывом, при котором для снижения расхода ВВ и повышения качества сварки на плакирующем листе раскладывают слой заряда ВВ с системой инициирования, после чего на него раскладывают первый слой сыпучего материала и над ним второй слой сыпучего материала или слой воды через воздушный зазор (патент РФ №2237558, МПК B23K 20/08, F42D 5/045, опубл. 10.10.2004). Недостатком данного способа является высокая трудоемкость монтажа заряда и последующих слоев сыпучего материала, что, в конечном итоге, существенно снижает производительность изготовления сваркой взрывом биметаллических пластин (особенно крупногабаритных).A known method of producing large bimetallic sheets by explosion welding, in which to reduce the consumption of explosives and improve the quality of welding on a clad sheet, lay the explosive charge layer with the initiation system, after which the first layer of bulk material is laid on it and a second layer of bulk material or a layer of water through it air gap (RF patent No. 2237558, IPC B23K 20/08, F42D 5/045, publ. 10.10.2004). The disadvantage of this method is the high complexity of mounting the charge and subsequent layers of granular material, which, ultimately, significantly reduces the manufacturing productivity of explosion-welding bimetallic plates (especially large ones).
Известен способ изготовления плоских биметаллических листов путем сварки взрывом, при котором на плакирующем листе располагают заряд взрывчатого вещества различной толщины, величина которой определяется условием постоянства деформирующего импульса в зоне соударения по всей поверхности плакируемого листа в процессе сварки взрывом (патент РФ №2343054, МПК B23K 20/08, опубл. 10.01.2009). Недостатком данного способа является низкая производительность, обусловленная высокой трудоемкостью монтажа сложной конструкции заряда ВВ, состоящей из последовательных, имеющих плавные переходы (для устранения резких перепадов толщин ВВ и, как следствие, неравномерного распределения деформирующих импульсов) слоев различной ширины и толщины.There is a method of manufacturing flat bimetallic sheets by explosion welding, in which an explosive charge of various thicknesses is placed on the clad sheet, the value of which is determined by the condition that the deformation pulse is constant in the impact zone over the entire surface of the clad sheet during explosion welding (RF patent No. 2343054, IPC B23K 20 / 08, published on January 10, 2009). The disadvantage of this method is the low productivity due to the high complexity of mounting a complex explosive charge structure, consisting of sequential transitions with smooth transitions (to eliminate sudden changes in explosive thicknesses and, as a consequence, uneven distribution of deforming pulses) of layers of different widths and thicknesses.
Известен способ сварки взрывом, в котором для стабилизации структуры и свойств сварного соединения по длине биметаллических заготовок высота заряда понижается от начала к концу сварки на 1/3 от первоначального значения (патент Англии №1303522, МПК В23Р 3/09, опубл. 17.01.73). Недостатком этого способа является то, что при нанесении тонких плакирующих слоев, когда необходимо выбирать высоту заряда минимально возможной, в конечной части свариваемых заготовок заряд ВВ детонирует частично вплоть до полного затухания процесса, приводя, в конечном итоге, к неизбежному появлению непроваров и сплошных расслоений биметалла. Кроме того, при плакировании взрывом крупногабаритных заготовок монтаж контейнеров для ВВ с монотонно убывающей высотой стенки и последующий контроль обеспечения проектной высоты заряда в выбранных сечениях сопряжен с существенным снижением производительности процесса.A known method of explosion welding, in which to stabilize the structure and properties of the welded joint along the length of the bimetallic billets, the charge height decreases from the beginning to the end of welding by 1/3 of the original value (England patent No. 1303522, IPC В23Р 3/09, publ. 17.01.73 ) The disadvantage of this method is that when applying thin cladding layers, when it is necessary to choose the charge height as low as possible, in the final part of the workpieces to be welded, the explosive charge partially detonates until the process is completely attenuated, ultimately leading to the inevitable appearance of imperfections and continuous bundles of bimetal . In addition, when blasting large-sized blanks, the installation of explosive containers with a monotonously decreasing wall height and subsequent control of ensuring the design charge height in the selected sections is associated with a significant decrease in the process productivity.
Наиболее близким по технической сущности является способ получения неразъемных соединений сваркой взрывом с использованием выполненного из инертного материала промежуточного элемента клинообразной формы, помещаемого между зарядом взрывчатого вещества и метаемой пластиной (патент РФ №2185942, МПК B23K 20/08, опубл. 27.07.2002). Основным недостатком данного способа является отсутствие возможности регулирования скорости детонации, что, в свою очередь, не позволяет стабилизировать скорость и угол соударения, возрастающие по мере удаления от начала сварки, вследствие трансформирующего параллельную схему сварки в угловую нарушения геометрии взаимного расположения длинномерных заготовок перед фронтом детонации (Оценка вертикального перемещения метаемых металлических пластин перед точкой контакта при сварке взрывом / Т.Ш.Сильченко, С.В.Кузьмин, В.И.Лысак, А.С.Горобцов, Ю.Г.Долгий // Автоматическая сварка. - 2008. - №4. - С.26-29). Кроме того, при плакировании взрывом крупногабаритных пластин установка на поверхность выполненного из инертного материала промежуточного клинообразного элемента контейнера для ВВ сопряжена с существенным увеличением трудоемкости монтажа последнего и усложнением контроля высоты ВВ, а следовательно, приводит к снижению производительности процесса.The closest in technical essence is a method for producing permanent joints by explosion welding using a wedge-shaped intermediate element made of an inert material placed between the explosive charge and the missile plate (RF patent No. 2185942, IPC B23K 20/08, published on July 27, 2002). The main disadvantage of this method is the inability to control the speed of detonation, which, in turn, does not allow to stabilize the speed and angle of impact, increasing with distance from the start of welding, due to transforming the parallel welding circuit into angular violations of the geometry of the mutual arrangement of long workpieces in front of the detonation front ( Evaluation of the vertical movement of thrown metal plates in front of the contact point during explosion welding / T.Sh. Silchenko, S.V. Kuzmin, V.I. Lysak, A.S. Goro btsov, Yu.G. Dolgiy // Automatic welding. - 2008. - No. 4. - P.26-29). In addition, when blasting large plates, the installation of an intermediate wedge-shaped element of an explosive container made of an inert material on the surface is associated with a significant increase in the complexity of mounting the latter and complication of controlling the height of the explosive, and, consequently, leads to a decrease in the process productivity.
В связи с этим весьма актуальной задачей является разработка способа сварки взрывом, позволяющего изготавливать высококачественный и экономически выгодный крупногабаритный коррозионно-стойкий биметалл, обеспечивая наивысшую стабильность структуры и свойств зоны соединения в пределах всей площади сварки, а также существенное увеличение производительности процесса плакирования, приводя, в конечном итоге, к росту рентабельности производства крупнотоннажных партий биметалла.In this regard, a very urgent task is to develop a method of explosion welding, which allows to produce high-quality and cost-effective large-sized corrosion-resistant bimetal, providing the highest stability of the structure and properties of the joint zone over the entire welding area, as well as a significant increase in the performance of the cladding process, resulting in ultimately, to an increase in the profitability of the production of large-scale batches of bimetal.
Технический результат, который обеспечивается при осуществлении изобретения, - обеспечение постоянства параметров волнового профиля и минимизация количества оплавленного металла в зоне соединения, увеличение и стабилизация прочности на отрыв слоев, в пределах всей площади сварки плакированных взрывом крупногабаритных коррозионно-стойких биметаллических заготовок, а также производительности изготовления последних.The technical result that is achieved during the implementation of the invention is to ensure the constancy of the parameters of the wave profile and to minimize the amount of molten metal in the joint zone, to increase and stabilize the tensile strength of the layers within the entire welding area of large-sized corrosion-resistant bimetallic billets clad with explosion, as well as manufacturing performance the latter.
Поставленный технический результат достигается тем, что в способе получения крупногабаритных биметаллических листов используют промежуточный элемент из инертного материала, помещаемый между зарядом взрывчатого вещества (ВВ) и метаемой пластиной, промежуточному элементу задают клинообразную форму, отношение его удельной массы к удельной массе метаемой пластины находится в пределах 0,009-0,6, промежуточный элемент устанавливают внутрь контейнера для ВВ, имеющего постоянную высоту стенки, обеспечивая линейное снижение высоты накладного заряда ВВ по длине метаемой пластины, а величину угла промежуточного элемента, определяющую размер его меньшего катета, задают из условия реализации в конце метаемой пластины высоты заряда, составляющей 3/4 от исходного значения. При этом длина промежуточного клинообразного элемента может выбираться меньше длины метаемой пластины на величину, не превышающую 10 высот заряда ВВ и не более 1/3 длины метаемой пластины, для сохранения на начальном участке исходной высоты заряда.The technical result is achieved by the fact that in the method for producing large-sized bimetallic sheets, an intermediate element of inert material is used, placed between the explosive charge (BB) and the missile plate, the intermediate element is set to a wedge-shaped shape, the ratio of its specific gravity to the specific gravity of the missile plate is within 0.009-0.6, the intermediate element is installed inside the container for the explosive having a constant wall height, providing a linear reduction in the height of the invoice aryada hurlled BB along the length of the plate, and the angle of the intermediate member defining the size of its lower leg, set of conditions for realization of the end plate hurlled charge height is 3/4 of the initial value. The length of the intermediate wedge-shaped element can be selected less than the length of the missile plate by an amount not exceeding 10 heights of the explosive charge and not more than 1/3 of the length of the missile plate in order to preserve the initial charge height in the initial section.
В отличие от прототипа в заявляемом способе промежуточный, выполненный из инертного материала клинообразный элемент устанавливают внутрь имеющего постоянную высоту стенки Н контейнера для ВВ, смонтированного на поверхности метаемой пластины, а величину угла промежуточного элемента, определяющую размер его меньшего катета, задают из условия реализации линейного снижения по длине метаемой пластины высоты ВВ от первоначального (проектного) значения Н до 3/4H соответственно в начале и конце метаемой пластины, что позволяет, во-первых, повысить на всей площади сварки стабильность структуры зоны соединения и прочность на отрыв слоев биметалла, за счет поддержания на постоянном уровне проектной величины динамического угла соударения γ (а следовательно, и скорости соударения Vc, изменяющейся вследствие нарушения геометрии взаимного расположения свариваемых заготовок перед фронтом детонации, происходящего вертикальных перемещений вверх сечений метаемого листа под непродетонировавшим зарядом ВВ), а во-вторых, значительно увеличить производительность процесса, за счет снижения трудоемкости монтажа контейнера для ВВ и упрощения контроля высоты ВВ после засыпки и выравнивания.Unlike the prototype, in the inventive method, an intermediate wedge-shaped element made of an inert material is installed inside a container for explosive having a constant wall height H mounted on the surface of the missile plate, and the angle of the intermediate element, which determines the size of its smaller leg, is set from the condition for linear reduction along the length of the throwing plate, the height of the explosive from the initial (design) value of H to 3 / 4H, respectively, at the beginning and end of the throwing plate, which allows, firstly, to increase it over the entire area of welding structural stability of the junction zone and the peel strength of the layers of the bimetal, by maintaining constant at the design value of the dynamic angle of impingement γ (and consequently the impact velocity V c, changing due to violation of the mutual arrangement of the geometry of the welded workpieces before the detonation front, occurring vertical movements upward of the sections of the missile sheet under the non-detonating explosive charge), and secondly, to significantly increase the productivity of the process, by reducing the complexity of mounting the container for explosives and simplifying the control of the height of explosives after backfilling and leveling.
Для определения оптимальной величины снижения высоты заряда в конце метаемой пластины были проведены серии экспериментов, сущность которых заключалась в следующем. На режимах, обеспечивающих получение развитого волнового профиля в зоне соединения, сваривали длинномерные биметаллические образцы размерами (2+20)×500×4200 мм из разнородных металлов (сталь - титан, сталь - латунь, сталь - алюминий, малоуглеродистая низколегированная сталь - коррозионно-стойкая сталь), после чего в различных сечениях сваренной заготовки при помощи микроскопа измеряли параметры волн λ, 2а и количество оплавленного металла К. На следующем этапе, полагая, что рост параметров волнового профиля обусловлен изменением (возрастанием) сварочного зазора перед фронтом детонации (вследствие вертикальных перемещений сечений метаемой пластины перед фронтом детонации под непродетонировавшим зарядом ВВ), зная в каждом сечении значение длины волны λ и используя зависимость последней от угла соударения и толщины метаемой пластины (Кудинов, В.М. Сварка взрывом в металлургии / В.М.Кудинов, А.Я.Коротеев. - М.: Металлургия, 1978. - С.22), рассчитывали величину динамического угла соударенияTo determine the optimal value for reducing the charge height at the end of the missile plate, a series of experiments were conducted, the essence of which was as follows. In the modes providing a developed wave profile in the joint zone, long bimetallic samples (2 + 20) × 500 × 4200 mm in size were welded from dissimilar metals (steel - titanium, steel - brass, steel - aluminum, low-carbon low-alloy steel - corrosion-resistant steel), after which, in various sections of the welded billet, the parameters of waves λ, 2a and the amount of melted metal K were measured using a microscope. At the next stage, assuming that the increase in the parameters of the wave profile is due to a change (increase) welding gap in front of the detonation front (due to vertical displacements of the sections of the plate being thrown in front of the detonation front under the non-detonating explosive charge), knowing the wavelength λ in each section and using the dependence of the latter on the angle of impact and thickness of the plate being thrown (Kudinov, V.M. metallurgy / V.M. Kudinov, A.Ya. Koroteyev. - M .: Metallurgy, 1978. - P. 22), calculated the value of the dynamic angle of impact
С использованием программного модуля по расчету режимов сварки взрывом (Саломатин, И.А. Разработка экспертной системы по проектированию технологических процессов сварки взрывом многослойных металлических композиционных материалов: дис. … канд. техн. наук / И.А.Саломатин; Волгоград: ВолгГТУ. - 2002. - 156 с.) в зависимости от реализуемых в различных сечениях сварной заготовки значений γ, параметры сварки корректировали путем соответствующего изменения (снижения) высоты ВВ с целью поддержания на постоянном уровне проектной величины динамического угла соударения, а следовательно, и скорости соударения Vc. В результате были определены нелинейные функции изменения (убывания) высоты Н заряда ВВ по длине метаемой пластины, которые для упрощения линеаризовали. При этом было установлено, что для обеспечения стабильности величины динамического угла соударения γ, а следовательно, скорости соударения Vc и конечных свойств сварного соединения достаточно, чтобы высота Н накладного заряда ВВ линейно убывала по длине метаемой пластины, составляя в конце последней 3/4 от исходного (проектного) значения, но не менее критического, гарантирующего получение качественной сварки. Снижение высоты заряда в конце метаемой пластины до величины, большей 3/4 от первоначального проектного значения, приводит к увеличению параметров волнового профиля и количества оплавленного металла по мере удаления от начала сварки, в результате чего прочность соединения по длине сваренной взрывом биметаллической заготовки существенно снижается. Уменьшение высоты заряда в конце метаемой пластины до величины, меньшей 3/4 от первоначального проектного значения, может привести к существенному изменению параметров высокоскоростного соударения, обусловленному значительным снижением скорости детонации (вплоть до полного затухания процесса), в результате чего на конечном участке плакированной взрывом крупногабаритной пластины происходит падение прочности соединения и образование непроваров.Using a software module for calculating explosion welding modes (Salomatin, I.A. Development of an expert system for the design of technological processes for explosion welding of multilayer metal composite materials: diss. ... candidate of technical sciences / I.A.Salomatin; Volgograd: VolgGTU. - 2002. - 156 p.) Depending on the values of γ realized in different sections of the welded billet, the welding parameters were corrected by a corresponding change (decrease) in the height of the explosive in order to keep the design value at a constant level dynamically th angle of impact, and hence the speed of impact V c . As a result, nonlinear functions of changing (decreasing) the height H of the explosive charge along the length of the propelled plate were determined, which were linearized for simplification. It was found that in order to ensure stability of the dynamic angle of impact γ, and consequently, the speed of impact V c and the final properties of the welded joint, it is enough that the height H of the explosive charge of the explosive decreases linearly along the length of the plate being thrown, making at the end of the last 3/4 of initial (design) value, but no less critical, guaranteeing high-quality welding. A decrease in the charge height at the end of the plate being thrown to a value greater than 3/4 of the initial design value leads to an increase in the parameters of the wave profile and the amount of melted metal as it moves away from the start of welding, as a result of which the joint strength along the length of the bimetallic workpiece welded by explosion significantly decreases. A decrease in the charge height at the end of the missile plate to a value less than 3/4 of the initial design value can lead to a significant change in the parameters of high-speed collision, due to a significant decrease in the detonation velocity (up to the complete attenuation of the process), resulting in a large-sized explosion-clad blast plates there is a decrease in bond strength and the formation of lack of fusion.
Кроме того, в результате экспериментальных исследований нестабильности структуры зоны соединения по длине биметаллических пластин, сваренных взрывом с использованием заряда ВВ, имеющего постоянную высоту в пределах всей площади сварки, было достоверно установлено, что на начальном участке сварки протяженностью, не более 10 исходных (проектных) высот заряда ВВ, величина угла соударения γ изменяется незначительно, не превышая уровень погрешности измерений. Таким образом, длина промежуточного клинообразного элемента может выбираться меньшей, чем длина метаемой пластины на величину, не превышающую 10 исходных высот заряда ВВ, и тогда на начальном участке сварки высота заряда будет постоянна, а затем начнет линейно убывать по длине метаемой пластины, составляя в конце последней 3/4 от исходной (проектной) величины. Сохранение постоянства высоты заряда ВВ на начальном участке протяженностью более чем 10 исходных (проектных) высот заряда ВВ приводит к нестабильности структуры зоны сварки и падению прочностных характеристик сварного соединения. Если же расстояние, соответствующее десяти исходным (проектным) высотам заряда ВВ, превышает 1/3 длины метаемой пластины уменьшать длину клинообразного не следует, поскольку в этом случае выдержка проектной высоты заряда на начальном участке (соизмеримом с 1/3 длины плакирующего листа), также приводит к нестабильности структуры зоны сварки и падению прочностных характеристик сварного соединения.In addition, as a result of experimental studies of the instability of the structure of the joint zone along the length of bimetallic plates welded by explosion using an explosive charge having a constant height over the entire welding area, it was reliably established that in the initial section of welding, the length is not more than 10 initial (design) explosive charge heights, the value of the angle of impact γ varies slightly, not exceeding the level of measurement error. Thus, the length of the intermediate wedge-shaped element can be chosen less than the length of the missile plate by an amount not exceeding 10 initial heights of the explosive charge, and then the charge height will be constant in the initial section of the welding, and then it will linearly decrease along the length of the missile plate, making up at the end last 3/4 of the initial (design) value. Maintaining a constant explosive charge height in the initial section with a length of more than 10 initial (design) explosive charge heights leads to instability in the structure of the welding zone and a decrease in the strength characteristics of the welded joint. If the distance corresponding to the ten initial (design) heights of the explosive charge exceeds 1/3 of the length of the missile plate, the wedge-shaped length should not be reduced, since in this case, the exposure to the design charge height in the initial section (commensurate with 1/3 of the length of the clad sheet) also leads to instability of the structure of the weld zone and a drop in the strength characteristics of the welded joint.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема сварки взрывом длинномерных металлических пластин, в которой между метаемым листом и ВВ находится клинообразный промежуточный элемент, обеспечивающий снижение высоты заряда по длине метаемой пластины. На фиг.2 изображена схема сварки взрывом длинномерных металлических пластин, где длина промежуточного клинообразного элемента меньше длины метаемой пластины на величину, не превышающую 10 высот заряда ВВ, но не более 1/3 длины метаемой пластины и высота заряда ВВ не изменяется на начальном участке, после чего линейно убывает по длине метаемой пластины. На фиг.3 представлена схема вырезки из сваренного взрывом биметаллического листа образцов для металлографических исследований макроструктуры зоны соединения и оценки прочности на отрыв слоев на различном удалении от начала сварки. На фиг.4 и фиг.5 приведены фотографии макроструктур зон соединения, находящихся на различных удалениях от начала сварки биметаллических листов, изготовленных по заявляемому способу.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a diagram of the explosion welding of long metal plates, in which there is a wedge-shaped intermediate element between the sheet to be thrown and the explosive, which ensures a reduction in charge height along the length of the plate to be thrown. Figure 2 shows a diagram of the explosion welding of long metal plates, where the length of the intermediate wedge-shaped element is less than the length of the missile plate by an amount not exceeding 10 heights of the explosive charge, but not more than 1/3 of the length of the missile plate and the height of the explosive charge does not change in the initial section, then linearly decreases along the length of the throwing plate. Figure 3 presents the scheme of cutting from a bimetallic sheet welded by explosion of samples for metallographic studies of the macrostructure of the joint zone and assessing the tensile strength of the layers at different distances from the start of welding. Figure 4 and figure 5 shows photographs of the macrostructures of the connection zones located at different distances from the start of welding of bimetallic sheets made by the present method.
Способ осуществляется следующим образом (фиг.1). На полигоне на предварительно сформированное песчаное основание 7 укладывают плакируемую металлическую пластину 2 и на подготовленную под сварку поверхность в количестве, определяемом площадью сварки, выставляют фиксаторы сварочного зазора 3 высотой h. Затем устанавливают плакирующий лист 4, на его внешней поверхности по периметру монтируют имеющий постоянную (проектную) высоту стенки Н (выполненный из картона, ДВП или фанеры) контейнер для ВВ 5, внутрь которого укладывают промежуточный, выполненный из инертного материала (поролон, пенопласт) клинообразный элемент 6, длина и ширина которого соответствуют длине и ширине плакирующего листа, а высота (длина меньшего катета) составляет 1/4 высоты контейнера Н, обеспечивая, тем самым, по длине метаемой пластины линейное снижение высоты ВВ от исходного (проектного) значения Н до 3/4 Н соответственно в начале и конце метаемого листа. Если величина, соответствующая 10 исходным (проектным) высотам заряда ВВ Н, не превышает 1/3 длины метаемого листа L (т.е. 10H≤1/3L), длина промежуточного клинообразного элемента может быть меньше длины метаемой пластины на величину, не превышающую 10 исходных высот заряда ВВ, для сохранения на начальном участке исходной (проектной) высоты заряда Н (фиг.2). После установки промежуточного элемента засыпают и выравнивают взрывчатое вещество 7, выполняют контроль высоты заряда в пределах всей площади, после чего вставляют электродетонатор 8. По окончании сборки схемы монтируют электрическую цепь и посредством взрывной машинки производят инициирование заряда ВВ, т.е. осуществляют сварку взрывом плоской биметаллической заготовки.The method is as follows (figure 1). At the landfill, on the
Пример 1. Предлагаемый способ опробовали при изготовлении биметалла низколегированная сталь - коррозионно-стойкая сталь путем соединения сваркой взрывом основного листа из стали 09Г2С размерами 5100×1400×34 мм с листом стали 08Х18Н10Т 5250×1500×3 мм. Предварительно до сварки взрывом поверхности свариваемых пластин зачищали до металлического блеска с обеспечением шероховатости, не превышающей Rz40. На полигоне производили сборку пакета (фиг.1) в следующей последовательности. Неподвижную пластину из стали 09Г2С укладывали на песчаное основание, после чего с обеспечением сварочного зазора h=5 мм устанавливали метаемый лист из стали 08Х18Н10Т. На поверхности метаемого листа монтировали изготовленный из картона контейнер с постоянной высотой стенки Н=36 мм, внутрь которого помещали выполненный из пенопласта клинообразный элемент, длина и ширина которого соответствовали длине и ширине метаемого листа, а высота (длина меньшего катета) составляла 9 мм, обеспечивая тем самым линейное снижение высоты ВВ в конце метаемой пластины до 27 мм, т.е. 3/4 от исходного (проектного) значения, равного высоте картонной стенки контейнера. Затем засыпали ВВ, в качестве которого использовали смесь аммонита 6ЖВ с кварцевым песком в объемном соотношении 2:1 соответственно, производили выравнивание поверхности ВВ по всей площади сварки, контролировали высоту последнего, после чего устанавливали электродетонатор и производили инициирование заряда ВВ (осуществляли сварку взрывом).Example 1. The proposed method was tested in the manufacture of bimetal low-alloy steel - corrosion-resistant steel by joining by explosion welding of the main sheet of steel 09G2S with dimensions 5100 × 1400 × 34 mm and steel sheet 08X18H10T 5250 × 1500 × 3 mm. Prior to explosion welding, the surfaces of the plates to be welded were cleaned to a metallic luster with a roughness not exceeding R z 40. The package was assembled at the test site (Fig. 1) in the following sequence. A fixed plate made of 09G2S steel was laid on a sandy base, after which, with a welding gap of h = 5 mm, a throwable sheet of steel 08Kh18N10T was installed. A container made of cardboard with a constant wall height H = 36 mm was mounted on the surface of the sheet being thrown, into which a wedge-shaped element made of foam was placed, the length and width of which corresponded to the length and width of the sheet being thrown, and the height (length of the smaller leg) was 9 mm, providing thereby a linear decrease in the height of the explosive at the end of the missile plate to 27 mm, i.e. 3/4 of the initial (design) value equal to the height of the cardboard wall of the container. Then, an explosive was poured, which was used as a mixture of 6GV ammonite with quartz sand in a volume ratio of 2: 1, respectively, the surface of the explosives was aligned over the entire welding area, the height of the latter was controlled, then an electric detonator was installed and an explosive charge was initiated (explosion welding was performed).
В результате плакирования получили лист биметалла 08Х18Н10Т+09Г2С со 100% сплошностью сварки. Для металлографических исследований параметров волнового профиля и оценки прочностных характеристик зоны соединения из центральной части сваренного взрывом крупногабаритного биметаллического листа механическими способами вырезали образцы размерами 30×30×37 мм согласно схеме, приведенной на фиг.3. Результаты металлографических исследований макроструктуры зоны соединения и оценки прочности на отрыв слоев на различных удалениях от начала сварки приведены на фиг.4 и в таблице соответственно.As a result of cladding, a sheet of bimetal 08X18H10T + 09G2S with 100% welding integrity was obtained. For metallographic studies of the parameters of the wave profile and assessment of the strength characteristics of the joint zone, samples 30 × 30 × 37 mm in size were mechanically cut out from the central part of a large-sized bimetal sheet welded by explosion according to the diagram shown in FIG. 3. The results of metallographic studies of the macrostructure of the joint zone and the evaluation of the tensile strength of the layers at different distances from the start of welding are shown in figure 4 and in the table, respectively.
Исходная Н → КонечнаяHE charge height, mm
Original H → Final
(Высота заряда линейно снижается по всей длине метаемого листа, составляя в конце последнего 3/4 от первоначального значения)36 → 27
(The charge height decreases linearly along the entire length of the sheet being thrown, at the end of the last 3/4 of the original value)
(На начальном участке протяженностью 360 мм не изменяется, после чего линейно снижается по длине метаемого листа, составляя в конце последнего 3/4 от первоначального значения)36 → 27
(In the initial section, the length of 360 mm does not change, after which it decreases linearly along the length of the sheet being thrown, making up at the end of the last 3/4 of the initial value)
(Высота заряда по длине метаемой пластины не изменяется)36 → 36
(The charge height along the length of the throwing plate does not change)
l1=320 ммSample No. 1
l 1 = 320 mm
l2=2540 ммSample No. 2
l 2 = 2540 mm
l3=5000 ммSample No. 3
l 3 = 5000 mm
Пример 2. То же, что и в примере 1, но внесены следующее изменения. Длина клинообразного промежуточного элемента меньше длины метаемого листа (фиг.2) на 360 мм, что соответствовало десяти исходным (проектным) величинам высоты накладного заряда ВВ Н=36 мм.Example 2. The same as in example 1, but the following changes. The length of the wedge-shaped intermediate element is less than the length of the missile sheet (Fig. 2) by 360 mm, which corresponded to ten initial (design) values of the height of the charge of the explosive charge N = 36 mm.
Результаты металлографических исследований макроструктуры зоны соединения и оценки прочности на отрыв слоев на различных удалениях от начала сварки приведены на фиг.6 и в таблице соответственно.The results of metallographic studies of the macrostructure of the joint zone and the evaluation of the tensile strength of the layers at different distances from the start of welding are shown in Fig.6 and in the table, respectively.
Таким образом, исследования коррозионно-стойкого биметалла, изготовленного по заявляемому способу, показали, что по показателям прочности соединения слоев и производительности он превосходит известные аналоги, за счет соответственно: стабилизации параметров волнового профиля, достигаемой стабилизацией угла и скорости соударения; наличия промежуточного клинообразного элемента, предохраняющего метаемый лист от бризантного действия ВВ и обеспечивающего снижение высоты последнего; упрощения монтажа и последующего контроля накладного заряда ВВ.Thus, studies of corrosion-resistant bimetal manufactured by the present method showed that in terms of the strength of the connection of the layers and performance, it surpasses known analogues due to, respectively: stabilization of the parameters of the wave profile achieved by stabilization of the angle and speed of impact; the presence of an intermediate wedge-shaped element that protects the missile sheet from the blasting effect of explosives and ensures a decrease in the height of the latter; simplification of installation and subsequent control of the overhead charge of explosives.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009120191/02A RU2417868C2 (en) | 2009-05-27 | 2009-05-27 | Method of producing large-size bimetal sheets by explosion welding |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009120191/02A RU2417868C2 (en) | 2009-05-27 | 2009-05-27 | Method of producing large-size bimetal sheets by explosion welding |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009120191A RU2009120191A (en) | 2010-12-20 |
| RU2417868C2 true RU2417868C2 (en) | 2011-05-10 |
Family
ID=44056124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009120191/02A RU2417868C2 (en) | 2009-05-27 | 2009-05-27 | Method of producing large-size bimetal sheets by explosion welding |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2417868C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102430900A (en) * | 2011-10-30 | 2012-05-02 | 太原钢铁(集团)有限公司 | Composite steel plate and manufacturing method for same |
| CN107598490A (en) * | 2017-09-15 | 2018-01-19 | 舞钢神州重工金属复合材料有限公司 | A kind of clad steel plate preparation method |
-
2009
- 2009-05-27 RU RU2009120191/02A patent/RU2417868C2/en active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102430900A (en) * | 2011-10-30 | 2012-05-02 | 太原钢铁(集团)有限公司 | Composite steel plate and manufacturing method for same |
| CN102430900B (en) * | 2011-10-30 | 2014-02-26 | 太原钢铁(集团)有限公司 | Manufacturing method of composite steel plate |
| CN107598490A (en) * | 2017-09-15 | 2018-01-19 | 舞钢神州重工金属复合材料有限公司 | A kind of clad steel plate preparation method |
| CN107598490B (en) * | 2017-09-15 | 2019-08-23 | 舞钢神州重工金属复合材料有限公司 | A kind of clad steel plate preparation method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009120191A (en) | 2010-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lancaster | Metallurgy of welding | |
| US8650756B2 (en) | Manufacture of lattice truss structures from monolithic materials | |
| US3434197A (en) | Explosive welding | |
| CN101607344B (en) | Compound welding method of simultaneously explosive welding of multiple local parts in metal explosive welding | |
| CN104227221B (en) | The preparation of a kind of explosive and texture interface blast pressing method | |
| CN101987394A (en) | Method for manufacturing multilayer composite aluminum/steel transition joint | |
| CN110961635A (en) | Method for improving dissimilar alloy additive manufacturing interface structure and performance through laser shock peening | |
| Zhan et al. | Simulated and experimental studies of laser-MIG hybrid welding for plate-pipe dissimilar steel | |
| RU2417868C2 (en) | Method of producing large-size bimetal sheets by explosion welding | |
| JP4299705B2 (en) | Helicopter joint laser welding method for Sn or Pb plated steel sheet | |
| CN210387929U (en) | Aluminum alloy metal composite plate explosion structure | |
| CN101081457A (en) | Explosive welding process of ultrathin coherer Composite panel | |
| CN105817785A (en) | Laser welding method for variable-thickness variable-section thin-wall workpiece | |
| US20080277452A1 (en) | Method of explosion welding to create an explosion welded article having a non-planar surface | |
| CN107252965B (en) | Controllable explosive welding method for laser-induced energetic working medium thermal decomposition | |
| RU2537671C1 (en) | Production of bimetallic pipes by explosion welding | |
| CN104759749A (en) | Production method of aluminum and magnesium alloy laminated composite plate of sandwich structure | |
| RU2397850C1 (en) | Procedure for fabrication of flat bi-metallic work-piece by explosion welding | |
| CN101590567A (en) | Method for calculating upper limit and lower limit of explosive welding and charging thickness window | |
| CN1242867C (en) | Method for making explosion cladding board with large width | |
| Mason | Experimental testing of bimetallic and reactive shaped charge liners | |
| Liu et al. | Explosion Welding | |
| Hokamoto et al. | Basic characteristics of the explosive welding technique using underwater shock wave and its possibilities | |
| RU2353487C1 (en) | Method of producing objects with inner cavities by explosion welding | |
| JPS61289987A (en) | Improvement in impact welding |