RU2488468C1 - Method of producing composite articles with inner cavities by explosion welding - Google Patents

Method of producing composite articles with inner cavities by explosion welding Download PDF

Info

Publication number
RU2488468C1
RU2488468C1 RU2012118868/02A RU2012118868A RU2488468C1 RU 2488468 C1 RU2488468 C1 RU 2488468C1 RU 2012118868/02 A RU2012118868/02 A RU 2012118868/02A RU 2012118868 A RU2012118868 A RU 2012118868A RU 2488468 C1 RU2488468 C1 RU 2488468C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nickel
layers
welding
aluminum
copper
Prior art date
Application number
RU2012118868/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Павлович Трыков
Сергей Петрович Писарев
Леонид Моисеевич Гуревич
Виктор Георгиевич Шморгун
Дмитрий Владимирович Проничев
Вячеслав Фёдорович Казак
Артём Игоревич Богданов
Олег Сергеевич Киселёв
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ)
Priority to RU2012118868/02A priority Critical patent/RU2488468C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2488468C1 publication Critical patent/RU2488468C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention may be used for making articles with inner cavities by explosion welding. Two three-layers stacks are composed with aluminium and copper-nickel plates arranged there between with preset thickness of layers to be welded by explosion. After explosion welding stack of produced three-layers stacks are composed with aluminium and copper-nickel plates arranged there between with preset thickness of layers and anti-welding composition applied thereto. After forming of inner cavities between copper layers, seven-layer workpiece is annealed to produce intermetallide diffusion layers between those of aluminium and nickel. Workpiece is heated to temperature exceeding aluminium melding point to remove aluminium from its surface and cured at said temperature.
EFFECT: high heat resistance and durability in oxidising gases.
5 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, деталей термического и химического оборудования, теплорегуляторов и т.п., эксплуатируемых в окислительных газовых средах.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 parts of thermal and chemical equipment, heat regulators, etc., operated in oxidizing gas environments.

Известен способ изготовления теплообменных композиционных элементов с внутренними полостями, в том числе с использованием слоев из меди и 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).A known method of manufacturing heat-exchange composite elements with internal cavities, including using layers of copper and aluminum, using explosive technologies in which an anti-welding paste or paint is applied to a clad blank, for example, copper, to areas where welding is not provided , explosion cladding is used to weld a cladding layer of another metal, for example aluminum, heat treatment is carried out to remove the explosive hardening of metals and increase their deformation ability, then, in a special device, passage channels of a given section are formed under the action of hydraulic pressure. Heat-protective 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).

Недостатком данного способа является отсутствие на наружных поверхностях получаемых изделий жаростойких интерметаллидных слоев, повышенная склонность металлических слоев к коррозионному разрушению, поскольку внутренние полости таких изделий контактируют с разнородными металлами, возможность разрушения изделий по хрупким интерметаллидным прослойкам при резких перепадах давления в жидкостях - теплоносителях, пропускаемых через внутренние каналы, что весьма ограничивает возможные области использования таких изделий в теплообменной аппаратуре, предназначенной для эксплуатации в окислительных газовых средах.The disadvantage of this method is the absence of heat-resistant intermetallic layers on the outer surfaces of the obtained products, the increased tendency of metal layers to corrosion, since the internal cavities of such products are in contact with dissimilar metals, the possibility of destruction of products by brittle intermetallic layers with sharp pressure drops in fluids passing through internal channels, which greatly limits the possible areas of use of such products in heat exchange th equipment intended for use in an oxidizing atmosphere.

Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату является способ получения композиционных алюминиево-никелевых изделий с внутренними полостями сваркой взрывом, включающим 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, при этом 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 - сверхвысокомолекулярного полиэтилена, в виде полос с расстоянием между ними не менее 12 мм, сварку взрывом пакета осуществляют при скорости детонации заряда взрывчатого вещества 2200-2770 м/с, отношение удельной массы заряда взрывчатого вещества (ВВ) 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. Полученные по этому способу изделия обладают высоким термическим сопротивлением стенок при направлении теплопередачи поперек слоев, повышенной стойкостью к разрушению при резких перепадах давления в их внутренних полостях, а также высокой коррозионной стойкостью, благодаря тому, что внутренние полости в таких изделиях контактируют с однородными металлами (Патент РФ №2399471, МПК В23К 20/08, В32В 15/01, опубл. 20.09.2010, бюл. №26 - прототип).The closest in technical level and the achieved result is 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 where welding is not provided, drawing up a package of metal layers, placing above it protective metal layer with explosive charge, explosion welding, heat treatment to increase deformation ability these welded metal layers, the formation of internal cavities by hydraulic pressure, annealing to form diffusion heat-protective intermetallic layers, while making up a package of four metal layers with the same nickel plates 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, previously layers of an anti-welding substance are applied to the upper surface of the lower nickel plate - ultrahigh ocular polyethylene, in the form of strips with a distance between them of at least 12 mm, burst welding is carried out at an explosive charge detonation speed of 2200-2770 m / s, the ratio of the explosive charge specific gravity 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, are selected from the condition of 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 billet 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 is 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-shielding intermetallic interlayers between the layers of aluminum and nickel. The products obtained by this method have high thermal resistance of the walls in the direction of heat transfer across the layers, increased resistance to fracture during sharp pressure drops in their internal cavities, and also high corrosion resistance due to the fact that the internal cavities in such products are in contact with homogeneous metals (Patent RF №2399471, IPC В23К 20/08, В32В 15/01, publ. 09/20/2010, bull. No. 26 - prototype).

Недостатком данного способа является то, что сплошные теплозащитные слои из интерметаллидов системы никель-алюминий, обладающие помимо высокого термического сопротивления еще и весьма высокой жаростойкостью, располагаются между слоями из алюминия и никеля и отсутствуют на наружных поверхностях получаемых изделий, контактирующих с окружающей средой. Наружные слои в таких изделиях выполняют из легкоплавкого металла-алюминия с температурой плавления 660°С, поэтому предельно допустимая рабочая температура таких изделий не превышает 400-600°С, малая прочность изделия при изгибающих нагрузках из-за наличия в его конструкции малопрочных алюминиевых слоев и малой толщины перемычек между полостями, что весьма ограничивает возможные области использования таких изделий в теплообменной аппаратуре, предназначенной для длительной эксплуатации в окислительных газовых средах, где требуется повышенная жаростойкость и прочность при изгибающих нагрузках.The disadvantage of this method is that continuous heat-shielding layers of intermetallic compounds of the nickel-aluminum system, which in addition to high thermal resistance also have very high heat resistance, are located between the layers of aluminum and nickel and are absent on the outer surfaces of the resulting products in contact with the environment. The outer layers in such products are made of fusible metal-aluminum with a melting point of 660 ° C; therefore, the maximum allowable working temperature of such products does not exceed 400-600 ° C, the low strength of the product under bending loads due to the presence of low-strength aluminum layers in its structure and the small thickness of the jumpers between the cavities, which greatly limits the possible areas of use of such products in heat exchange equipment designed for long-term operation in oxidizing gas environments where ennaya heat resistance and strength at bending loads.

В связи с этим важнейшей задачей является создание нового способа получения композиционных изделий с внутренними полостями со сплошными интерметаллидными слоями на его наружных поверхностях, обеспечивающих их повышенную жаростойкость в окислительных газовых средах, с повышенной прочностью при изгибающих нагрузках, с однородным металлом, контактирующим с внутренними полостями изделия, с повышенной стойкостью к разрушению при резких перепадах давления во внутренних полостях.In this regard, the most important task is to create a new method for producing composite products with internal cavities with continuous intermetallic layers on its external surfaces, which provide their increased heat resistance in oxidizing gas environments, with increased strength under bending loads, with a homogeneous metal in contact with the internal cavities of the product , with increased resistance to destruction during sharp pressure drops in the internal cavities.

Техническим результатом заявленного способа является создание новой технологии, обеспечивающей с помощью поэтапной сварки взрывом двух трехслойных и многослойного пакетов из металлических слоев, термических и силовых воздействий на сваренные заготовки на оптимальных режимах, получение изделия с внутренними полостями со сплошными интерметаллидными слоями на его наружных поверхностях, обеспечивающих у него более высокую, чем у изделий, полученных по прототипу, жаростойкость в окислительных газовых средах, повышенную прочность изделия при изгибающих нагрузках, с однородным металлом, контактирующим с внутренними полостями изделия, с повышенной стойкостью к разрушению при резких перепадах давления во внутренних полостях.The technical result of the claimed method is the creation of a new technology that ensures, using the step-by-step explosion welding of two three-layer and multi-layer packages of metal layers, thermal and force effects on the welded workpieces at optimal conditions, obtaining a product with internal cavities with continuous intermetallic layers on its external surfaces, providing it has higher than that of products obtained by the prototype, heat resistance in oxidizing gas environments, increased product strength I under bending loads, with a homogeneous metal in contact with the internal cavities of articles with improved resistance to fracture at sharp pressure drops in the inner cavities.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе получения изделий с внутренними полостями, включающем разметку металлического слоя с помощью трафарета, нанесение противосварочного вещества - сверхвысокомолекулярного полиэтилена на участки, в которых сварка не предусмотрена, составление пакета из металлических слоев под сварку взрывом, 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 интерметаллидных прослоек между слоями из алюминия и никеля, составляют трехслойный пакет под сварку взрывом с размещением в нем между пластинами из алюминия и стали никелевой пластины с соотношением толщин слоев никеля и алюминия 1:(1-1,5), при толщине слоя никеля, равной 1-1,2 мм, сварку взрывом пакета осуществляют при скорости детонации заряда взрывчатого вещества 1900-2950 м/с, высоту заряда взрывчатого вещества, материал и толщину защитной металлической прослойки, а также сварочные зазоры между слоями пакета выбирают из условия получения скорости соударения верхней алюминиевой пластины с никелевой в пределах 390-515 м/с, никелевой с нижней стальной - 380-450 м/с, составляют трехслойный пакет с размещением между пластинами из алюминия и меди никелевой пластины с соотношением толщин слоев никеля и алюминия 1:(1-1,5), никеля и меди 1:(1,25-2,5), при той же толщине слоя никеля, сварку взрывом пакета осуществляют при скорости детонации заряда взрывчатого вещества 1690-2770 м/с, высоту заряда взрывчатого вещества, материал и толщину защитной металлической прослойки, а также сварочные зазоры между слоями пакета выбирают из условия получения скорости соударения верхней алюминиевой пластины с никелевой в пределах 370-480 м/с, никелевой с нижней медной - 335-480 м/с, составляют пакет под сварку взрывом из полученных трехслойных заготовок с размещением в нем между медным и стальным слоем медной пластины с предварительно нанесенным на ее поверхность противосварочным веществом, при этом толщина медной пластины равна толщине медного слоя метаемой трехслойной заготовки, сварку взрывом пакета осуществляют при скорости детонации заряда взрывчатого вещества 1970-3240 м/с, высоту заряда взрывчатого вещества, а также сварочные зазоры между соединяемыми металлами выбирают из условия получения скорости соударения медных слоев в пределах 300-570 м/с, медного слоя со стальной пластиной - 280-410 м/с, формирование гидравлическим давлением внутренних полостей производят между медными слоями сваренной семислойной заготовки, ее отжиг для образования сплошных интерметаллидных диффузионных прослоек между слоями из алюминия и никеля проводят при температуре 600-630°С в течение 1,5-7 ч, затем нагревают ее до температуры, превышающей температуру плавления алюминия на 30-50°С, удаляют с ее поверхностей расплавленный алюминий, выдерживают при этой температуре 0,3-1 ч для превращения остатков алюминия в интерметаллиды, после чего производят охлаждение на воздухе с получением при этом изделия с внутренними полостями со сплошными жаростойкими покрытиями на его наружных поверхностях.The specified technical result is achieved by the fact that in the proposed method for producing products with internal cavities, including marking the metal layer using a stencil, applying an anti-welding substance - ultra-high molecular weight polyethylene to areas in which welding is not provided, drawing up a package of metal layers for explosion welding, placing over a protective metal layer with an explosive charge, the implementation of explosion welding, heat treatment to increase the deformation rate The properties of welded metal layers, the formation of internal cavities by hydraulic pressure, annealing to form diffusion intermetallic interlayers between layers of aluminum and nickel, comprise a three-layer package for explosion welding with a nickel plate between the plates of aluminum and steel with a ratio of the thicknesses of the layers of nickel and aluminum 1 : (1-1.5), with a nickel layer thickness of 1-1.2 mm, burst welding is carried out at an explosive charge detonation speed of 1900-2950 m / s, explosive charge height VA, the material and thickness of the protective metal layer, as well as the welding gaps between the layers of the package, are selected from the condition of obtaining the collision speed of the upper aluminum plate with nickel in the range of 390-515 m / s, nickel with lower steel - 380-450 m / s, are three-layer a package with the placement between the plates of aluminum and copper, a nickel plate with a ratio of the thicknesses of the layers of nickel and aluminum 1: (1-1.5), nickel and copper 1: (1.25-2.5), with the same thickness of the nickel layer, burst welding is carried out at an explosive charge detonation speed 1690-2770 m / s, the height of the explosive charge, the material and the thickness of the protective metal layer, as well as the welding gaps between the layers of the package, are selected from the condition for obtaining the collision speed of the upper aluminum plate with nickel in the range of 370-480 m / s, nickel with lower copper - 335-480 m / s, make up a package for explosion welding from the obtained three-layer workpieces with placement in it between a copper and steel layer of a copper plate with an anti-welding substance previously deposited on its surface, while the thickness of the copper plate is on the thickness of the copper layer of a three-layered workpiece being thrown, explosion welding of the packet is carried out at a detonation speed of an explosive charge of 1970-3240 m / s, the height of the explosive charge, as well as the welding gaps between the metals to be joined, are selected from the conditions for obtaining the collision speed of copper layers in the range 300-570 m / s, of a copper layer with a steel plate - 280-410 m / s, the formation of internal cavities by hydraulic pressure is performed between the copper layers of a welded seven-layer billet, its annealing to form continuous intermet lloyd diffusion layers between the layers of aluminum and nickel is carried out at a temperature of 600-630 ° C for 1.5-7 hours, then it is heated to a temperature higher than the melting temperature of aluminum by 30-50 ° C, molten aluminum is removed from its surfaces, incubated at this temperature for 0.3-1 h to convert aluminum residues into intermetallic compounds, after which they are cooled in air to obtain products with internal cavities with continuous heat-resistant coatings on its outer surfaces.

Новый способ получения изделий с внутренними полостями имеет существенные отличия по сравнению с прототипом, как по построению схем сварки взрывом пакетов из металлических слоев, так и по совокупности технологических приемов и режимов при осуществлении способа.A new method for producing products with internal cavities has significant differences compared with the prototype, both in the construction of schemes for welding by explosion of packages from metal layers, and in the totality of technological methods and modes when implementing the method.

Так предложено составлять трехслойный пакет под сварку взрывом с размещением в нем между пластинами из алюминия и стали никелевой пластины с соотношением толщин слоев никеля и алюминия 1:(1-1,5), при толщине слоя никеля, равной 1-1,2 мм, что создает благоприятные условия для получения качественных сварных соединений на межслойных границах алюминий-никель и никель-сталь, возможность формирования на наружной поверхности изделия жаростойкого покрытия, обеспечивает экономный расход металлов в расчете на одно изделие. Толщина никелевой пластины менее 1 мм является недостаточной для обеспечения стабильных сварочных зазоров между металлическими слоями трехслойного пакета из-за гибкости никелевого слоя, а это может приводить к снижению качества сварных соединений его со слоями из алюминия и стали. Ее толщина более 1,2 мм является избыточной, поскольку это хоть и не ухудшает качество получаемого изделия, но приводит к чрезмерному расходу дорогостоящего никеля в расчете на одно изделие. Предложенное соотношение толщин слоев никеля и алюминия 1:(1-1,5) является оптимальным, поскольку при этом создаются благоприятные условия для образования качественных сварных соединений при сварке взрывом при минимальном расходе металлов в расчете на одно изделие. При величине этого соотношения ниже нижнего предлагаемого предела толщина алюминиевой пластины оказывается недостаточной, при сварке взрывом у нее возможны неконтролируемые деформации, что ухудшает качество полученных изделий. Величина этого соотношения толщин слоев выше верхнего предлагаемого предела является избыточной, поскольку это приводит к излишнему расходу металла в расчете на одно изделие. Стальная пластина в пакете необходима для повышения прочности получаемого изделия при изгибающих нагрузках и снижения вероятности растрескивания интерметаллидных слоев при эксплуатации изделий. Ее предельная толщина не регламентирована. Предложено сваривать пакет взрывом при скорости детонации заряда взрывчатого вещества 1900-2950 м/с, высоту заряда взрывчатого вещества, материал и толщину защитной металлической прослойки, а также сварочные зазоры между слоями пакета выбирают из условия получения скорости соударения верхней алюминиевой пластины с никелевой в пределах 390-515 м/с, никелевой с нижней стальной - 380-450 м/с, что обеспечивает надежную сварку металлических слоев, исключает нарушение их сплошности. При скорости детонации ВВ и скоростях соударения металлических слоев ниже нижних предлагаемых возможно появление непроваров в зонах соединения металлов, что снижает качество получаемых изделий. При скорости детонации ВВ и скоростях соударения металлических слоев выше верхних предлагаемых пределов возможны неконтролируемые деформации металлических слоев с нарушениями их сплошности, а это может привести к невозможности дальнейшего использования таких заготовок для получения изделия.So it was proposed to make a three-layer package for explosion welding with a nickel plate between aluminum and steel plates with a ratio of nickel and aluminum layer thicknesses of 1: (1-1.5), with a nickel layer thickness of 1-1.2 mm, which creates favorable conditions for obtaining high-quality welded joints at the interlayer boundaries of aluminum-nickel and nickel-steel, the possibility of forming a heat-resistant coating on the outer surface of the product provides economical consumption of metals per one product. A nickel plate thickness of less than 1 mm is insufficient to ensure stable welding gaps between the metal layers of the three-layer package due to the flexibility of the nickel layer, and this can lead to a decrease in the quality of its welded joints with aluminum and steel layers. Its thickness of more than 1.2 mm is excessive, because although this does not impair the quality of the resulting product, it leads to an excessive consumption of expensive nickel per one product. The proposed ratio of the thicknesses of the layers of nickel and aluminum 1: (1-1.5) is optimal, since this creates favorable conditions for the formation of high-quality welded joints during explosion welding with a minimum consumption of metals per one product. When the value of this ratio is below the lower proposed limit, the thickness of the aluminum plate is insufficient; uncontrolled deformations are possible during explosion welding, which impairs the quality of the products obtained. The value of this ratio of the thicknesses of the layers above the upper proposed limit is excessive, since this leads to excessive consumption of metal per one product. The steel plate in the bag is necessary to increase the strength of the obtained product under bending loads and reduce the likelihood of cracking of the intermetallic layers during the operation of the products. Its maximum thickness is not regulated. It is proposed to weld the package with an explosion at a detonation speed of the explosive charge of 1900-2950 m / s, the height of the explosive charge, the material and the thickness of the protective metal layer, as well as the welding gaps between the layers of the package, are selected from the condition of obtaining the speed of impact of the upper aluminum plate with nickel within 390 -515 m / s, nickel from the lower steel - 380-450 m / s, which ensures reliable welding of metal layers, eliminates the violation of their continuity. At a detonation velocity of explosives and collision speeds of metal layers below the lower ones, it is possible that lack of fusion in the zones of metal joining, which reduces the quality of the products obtained. At a detonation velocity of explosives and collision speeds of metal layers above the upper proposed limits, uncontrolled deformation of metal layers with violations of their continuity is possible, and this can lead to the inability to further use such blanks to obtain products.

Предложено составлять трехслойный пакет с размещением между пластинами из алюминия и меди никелевой пластины с соотношением толщин слоев никеля и алюминия 1:(1-1,5), никеля и меди 1:(1,25-2,5), при той же толщине слоя никеля, как пакете из алюминия, никеля и стали. Толщину никелевой пластины, равную 1-1,2 мм, а также соотношение толщин слоев никеля и алюминия 1:(1-1,5), выбирали на тех же основаниях, что и в предыдущем пакете. Предложенное соотношение толщин слоев никеля и меди 1:(1,25-2,5) способствует образованию качественного сварного соединения этих металлов при сварке взрывом при минимальном расходе меди на изделие. При величине этого соотношения ниже нижнего предлагаемого предела толщина медной пластины оказывается недостаточной, при сварке взрывом у нее возможны неконтролируемые деформации, что ухудшает качество получаемых изделий. Величина этого соотношения толщин слоев выше верхнего предлагаемого предела является избыточной, поскольку это приводит к излишнему расходу меди, затрудняет процесс формирования внутренних полостей при получении изделия.It is proposed to make a three-layer package with a nickel plate placed between aluminum and copper plates with a ratio of the thicknesses of the layers of nickel and aluminum 1: (1-1.5), nickel and copper 1: (1.25-2.5), with the same thickness a nickel layer, like a packet of aluminum, nickel and steel. The thickness of the Nickel plate, equal to 1-1.2 mm, as well as the ratio of the thicknesses of the layers of Nickel and aluminum 1: (1-1.5), was chosen on the same grounds as in the previous package. The proposed ratio of the thicknesses of the layers of nickel and copper 1: (1.25-2.5) contributes to the formation of high-quality welded joints of these metals during explosion welding with a minimum consumption of copper on the product. When the value of this ratio is below the lower proposed limit, the thickness of the copper plate is insufficient; uncontrolled deformations are possible during explosion welding, which affects the quality of the products obtained. The value of this ratio of the thicknesses of the layers above the upper proposed limit is excessive, since this leads to excessive consumption of copper, complicates the process of forming internal cavities upon receipt of the product.

Предложено сварку взрывом трехслойного пакета осуществлять при скорости детонации заряда взрывчатого вещества 1690-2770 м/с, высоту заряда взрывчатого вещества, материал и толщину защитной металлической прослойки, а также сварочные зазоры между слоями пакетов выбирать из условия получения скорости соударения верхней алюминиевой пластины с никелевой в пределах 370-480 м/с, никелевой пластины с нижней медной - 335-480 м/с, что обеспечивает надежную сварку металлических слоев, исключает нарушение их сплошности. При скорости детонации ВВ и скоростях соударения металлических слоев ниже нижних предлагаемых возможно появление непроваров в зонах соединения металлов, что снижает качество получаемых изделий. При скорости детонации ВВ и скоростях соударения металлических слоев выше верхних предлагаемых пределов возможны неконтролируемые деформации металлических слоев с нарушениями их сплошности, а это может привести к невозможности дальнейшего использования сваренной заготовки для получения изделия.It is proposed that explosion welding of a three-layer package be carried out at a detonation speed of the explosive charge of 1690-2770 m / s, the height of the explosive charge, the material and the thickness of the protective metal layer, as well as the welding gaps between the layers of the packets, should be selected from the conditions for obtaining the speed of impact of the upper aluminum plate with nickel in within 370-480 m / s, nickel plate with a lower copper - 335-480 m / s, which ensures reliable welding of metal layers, eliminates the violation of their continuity. At a detonation velocity of explosives and collision speeds of metal layers below the lower ones, it is possible that lack of fusion in the zones of metal joining, which reduces the quality of the products obtained. At a detonation velocity of explosives and collision speeds of metal layers above the upper proposed limits, uncontrolled deformation of metal layers with violations of their continuity is possible, and this can lead to the inability to further use the welded billet to obtain the product.

Предложено составлять пакет под сварку взрывом из полученных трехслойных заготовок с размещением в нем между медным и стальным слоем медной пластины с предварительно нанесенным на ее поверхность противосварочным веществом, при этом толщина медной пластины равна толщине медного слоя метаемой трехслойной заготовки. Медная пластина с нанесенным на ее поверхность противосварочным веществом, после ее сварки с медным слоем трехслойной заготовки и формирования гидравлическим давлением внутренних полостей, обеспечивает однородность металла, окружающего внутренние полости и тем самым обеспечивает повышенную коррозионную стойкость изделия. Толщина медной пластины пакета должна быть равна толщине медного слоя метаемой трехслойной заготовки, что обеспечивает равнопрочность и герметичность сварных соединений при приварке к полученным изделиям трубопроводов в процессе монтажа энергетических установок. Толщина медной пластины больше, чем толщина медного слоя метаемой трехслойной заготовки является избыточной, поскольку это приводит к неоправданно большому расходу дорогостоящей меди в расчете на одно изделие. Кроме того, медная пластина обладает хорошей свариваемостью со сталью и при последующих термических обработках в зоне соединения стали с медью не возникает нежелательных хрупких фаз.It is proposed to make a package for explosion welding from the obtained three-layer workpieces with placement of a copper plate with a pre-applied anti-welding substance between the copper and steel layers, while the thickness of the copper plate is equal to the thickness of the copper layer of the three-layer workpiece being thrown. A copper plate with an anti-welding substance deposited on its surface, after welding with a copper layer of a three-layer billet and the formation of internal cavities by hydraulic pressure, ensures the uniformity of the metal surrounding the internal cavities and thereby provides increased corrosion resistance of the product. The thickness of the copper plate of the package should be equal to the thickness of the copper layer of the three-layer workpiece being thrown, which ensures equal strength and tightness of welded joints when welding to the obtained pipe products during the installation of power plants. The thickness of the copper plate is greater than the thickness of the copper layer of the three-layer workpiece being thrown, is excessive, because it leads to unreasonably large consumption of expensive copper per one product. In addition, the copper plate has good weldability with steel and during subsequent heat treatments in the zone of connection of steel with copper there are no undesirable brittle phases.

Предложено сваривать пакет взрывом при скорости детонации заряда взрывчатого вещества 1970-3240 м/с, высоту заряда взрывчатого вещества, а также сварочные зазоры между соединяемыми металлами выбирать из условия получения скорости соударения медных слоев в пределах 300-570 м/с, а медного слоя со стальной пластиной - 280-410 м/с, что обеспечивает надежную сварку металлических слоев на участках, где сварка предусмотрена, отсутствие сварных соединений в местах расположения противосварочного вещества, а это создает благоприятные условия для формирования гидравлическим давлением внутренних полостей между медными слоями требуемой формы и размеров после операции термической обработки для повышения деформационной способности сваренных металлических слоев. При скорости детонации ВВ и скорости соударения металлических слоев в свариваемом пакете ниже нижних предлагаемых пределов возможно появление непроваров в зоне соединения слоев. При скорости детонации ВВ и скорости соударения металлических слоев выше верхних предлагаемых пределов возможны неконтролируемые деформации металлических слоев, при этом может происходить интенсивное волнообразование в зонах их соединения, что может привести к снижению прочности сварных соединений и невозможности дальнейшего практического использования сваренных заготовок.It is proposed to weld the package with an explosion at a detonation velocity of the explosive charge of 1970-3240 m / s, the height of the explosive charge, as well as the welding gaps between the metals to be joined, to choose from the conditions for obtaining the collision speed of copper layers within 300-570 m / s, and the copper layer with steel plate - 280-410 m / s, which ensures reliable welding of metal layers in areas where welding is provided, the absence of welded joints in the locations of the anti-welding substance, and this creates favorable conditions for forming Ia hydraulic pressure internal cavities between the copper layers of the desired shape and sizes after the heat treatment step to increase the deformability of the welded metal layers. When the detonation velocity of the explosive and the speed of collision of the metal layers in the welded package below the lower proposed limits may cause lack of penetration in the zone of connection of the layers. At the detonation velocity of explosives and the collision velocity of metal layers above the upper proposed limits, uncontrolled deformations of metal layers are possible, and intense wave formation can occur in the zones of their joints, which can lead to a decrease in the strength of welded joints and the impossibility of further practical use of welded workpieces.

Предложено формирование гидравлическим давлением внутренних полостей производить между медными слоями сваренной семислойной заготовки, что обеспечивает повышенную стойкость получаемого изделия к разрушению при резких перепадах давления в их внутренних полостях, а также их высокую коррозионную стойкость, благодаря тому, что внутренние полости в получаемых изделиях контактируют с однородными металлами.It is proposed that the internal cavities be formed by hydraulic pressure to produce between the copper layers of the welded seven-layer billet, which ensures increased resistance of the resulting product to destruction under sharp pressure drops in their internal cavities, as well as their high corrosion resistance, due to the fact that the internal cavities in the resulting products are in contact with uniform metals.

Предложено производить отжиг сваренной семислойной заготовки для образования сплошных интерметаллидных диффузионных прослоек между слоями из алюминия и никеля при температуре 600-630°С в течение 1,5-7 ч, что обеспечивает высокую скорость диффузионных процессов между алюминием и никелем и, благодаря этому, способствует получению за короткое время отжига на их межслойных границах интерметаллидных диффузионных прослоек необходимой толщины и состава, материал которой обладает высокой жаростойкостью. При температуре и времени термообработки ниже нижних предлагаемых пределов толщина получаемых интерметаллидных диффузионных прослоек оказывается недостаточной, что снижает способность получаемых покрытий сопротивляться длительному окислительному воздействию газов при высоких температурах. Температура и время отжига выше верхнего предлагаемого предела являются избыточными, поскольку толщина интерметаллидных прослоек становится чрезмерной, при этом повышается вероятность хрупкого разрушения получаемого материала при его дальнейшей эксплуатации в условиях циклических нагрузок.It is proposed to anneal the welded seven-layer billet to form continuous intermetallic diffusion layers between aluminum and nickel layers at a temperature of 600-630 ° C for 1.5-7 hours, which ensures a high speed of diffusion processes between aluminum and nickel and, due to this, contributes to obtaining in a short time of annealing at their interlayer boundaries intermetallic diffusion layers of the required thickness and composition, the material of which has high heat resistance. At a temperature and time of heat treatment below the lower proposed limits, the thickness of the resulting intermetallic diffusion layers is insufficient, which reduces the ability of the resulting coatings to resist the prolonged oxidative effects of gases at high temperatures. The temperature and annealing time above the upper proposed limit are excessive, since the thickness of the intermetallic interlayers becomes excessive, while increasing the likelihood of brittle fracture of the resulting material during its further operation under cyclic loads.

Предложено после завершения выдержки при отжиге нагревать заготовку до температуры, превышающей температуру плавления алюминия на 30-50°С, удалять с ее поверхности расплавленный алюминий, выдерживать при этой температуре 0,3-1 ч для превращения остатков алюминия в интерметаллиды, что способствует окончательному формированию состава и свойств жаростойких покрытий на наружных поверхностях получаемого изделия. Нагрев заготовки до температуры, превышающей температуру плавления алюминия на 30-50°С после завершения первой стадии отжига, значительно облегчает удаление с поверхности интерметаллидного слоя избыточного алюминия, снижающего жаростойкость изделий. Температура нагрева выше верхнего предлагаемого предела является избыточной, поскольку при этом неоправданно возрастают энергетические затраты на получение изделия. Выдержка менее 0,3 ч является недостаточной для превращения остатков алюминия в интерметаллиды, а это приводит к снижению твердости и жаростойкости покрытий на получаемых изделиях. Выдержка более 1 ч является избыточной, поскольку это не способствует улучшению качества изделий, но неоправданно увеличивает энергетические затраты. Последующее охлаждение предложено производить на воздухе, поскольку это наиболее дешевая технологическая операция, обеспечивающая высокое качество полученных изделий без коробления и трещинообразования в интерметаллидных слоях.It is proposed that after the exposure is completed, upon heating, the workpiece is heated to a temperature higher than the melting point of aluminum by 30-50 ° C, the molten aluminum is removed from its surface, and it is kept at this temperature for 0.3-1 hours to convert aluminum residues to intermetallic compounds, which contributes to the final formation composition and properties of heat-resistant coatings on the outer surfaces of the resulting product. Heating the billet to a temperature higher than the melting temperature of aluminum by 30-50 ° C after the completion of the first stage of annealing, greatly facilitates the removal of excess aluminum from the surface of the intermetallic layer, which reduces the heat resistance of the products. The heating temperature above the upper proposed limit is excessive, since this unnecessarily increases the energy cost of obtaining the product. An exposure of less than 0.3 hours is insufficient for the conversion of aluminum residues into intermetallic compounds, and this leads to a decrease in the hardness and heat resistance of the coatings on the resulting products. Exposure to more than 1 hour is excessive, because it does not contribute to improving the quality of products, but unnecessarily increases energy costs. It was proposed to perform subsequent cooling in air, since this is the cheapest technological operation providing high quality of the obtained products without warping and cracking in the intermetallic layers.

В результате получают цельносварное изделие с внутренними полостями со сплошными жаростойкими интерметаллидными слоями на его наружных поверхностях.The result is an all-welded product with internal cavities with continuous heat-resistant intermetallic layers on its outer surfaces.

На фиг.1 изображена схема сварки взрывом трехслойного пакета из алюминия, никеля и стали (вид сбоку), на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1, на фиг.3 - схема сварки взрывом семислойного пакета (вид сбоку), на фиг.4 - вид по стрелке Б на фиг.3, на фиг.5 - поперечное сечение сваренного изделия с внутренними полостями.In Fig.1 shows a diagram of the explosion welding of a three-layer package of aluminum, nickel and steel (side view), Fig.2 is a view along arrow A in Fig.1, Fig.3 is a diagram of the explosion welding of a seven-layer package (side view), figure 4 is a view along arrow B in figure 3, figure 5 is a cross section of a welded product with internal cavities.

Предлагаемый способ получения изделий с внутренними полостями осуществляется в следующей последовательности. Берут пластины из алюминия, никеля, стали и меди и очищают у них соединяемые поверхности от окислов и загрязнений. Составляют трехслойный пакет с размещением в нем между пластинами из алюминия 1 и стали 2 никелевой пластины 3. Толщина слоя никеля при этом равна 1-1,2 мм, соотношение толщин слоев никеля и алюминия в пакете равно 1:(1-1,5). Пластины в пакете размещают параллельно друг другу со сварочными зазорами, обеспечиваемыми с помощью упоров 4. На поверхность верхней алюминиевой пластины 1 пакета укладывают защитную металлическую прослойку 5, защищающую наружную поверхность верхней алюминиевой пластины от повреждений при детонации ВВ. Устанавливают полученный пакет на плоское основание 6, размещенное на грунте 7, устанавливают на поверхность защитной металлической прослойки контейнер с зарядом ВВ 8 со скоростью детонации 1900-2950 м/с, с генератором плоской детонационной волны 9. Высоту заряда взрывчатого вещества, а также сварочные зазоры между слоями пакета, определяемые с помощью компьютерных технологий, выбирают из условия получения скорости соударения верхней алюминиевой пластины 1 с никелевой 3 в пределах 390-515 м/с, а никелевой пластины с нижней стальной 2 в пределах 380-450 м/с. Инициирование процесса детонации в зарядах взрывчатого вещества осуществляют с помощью электродетонатора 10. После этого составляют трехслойный пакет с размещением между пластинами из алюминия и меди никелевой пластины с соотношением толщин слоев никеля и алюминия 1:(1-1,5), никеля и меди 1:(1,25-2,5), при той же толщине слоя никеля, как в пакете из алюминия, никеля и стали, сварку взрывом пакета осуществляют при скорости детонации заряда взрывчатого вещества 1690-2770 м/с, высоту заряда взрывчатого вещества, материал и толщину защитной металлической прослойки, а также сварочные зазоры между слоями пакета выбирают из условия получения скорости соударения верхней алюминиевой пластины с никелевой в пределах 370-480 м/с, никелевой с нижней медной - 335-480 м/с. Схема сварки взрывом, а также последовательность технологических операций при сварке этого пакета такая же, как пакета из алюминия, никеля и стали, но вместо пластины из стали внизу пакета располагают пластину из меди. После этого, например, на фрезерном станке, обрезают у обеих сваренных трехслойных заготовок боковые кромки с краевыми эффектами, очищают соединяемые металлические поверхности от окислов и загрязнений и составляют пакет под сварку взрывом из полученных трехслойных заготовок с размещением в нем между медным и стальным слоем медной пластины, как показано на фиг.3, где поз. 11-13 - алюминиевый, никелевый и медный слои метаемой верхней трехслойной заготовки, соответственно, 14 - медная пластина, 15 - стальной слой в виде пластины, 16, 17 - никелевый и алюминиевый слои нижней трехслойной заготовки, соответственно, при этом толщина медной пластины равна толщине медного слоя метаемой трехслойной заготовки. Предварительно на поверхность медной пластины 14 наносят по трафарету слои противосварочного вещества в виде полос 18, шириной, равной М, с расстоянием между противосварочными полосами N, с расстояниями от краев заготовки, равными К. Заготовки и медную пластину в пакете располагают параллельно друг над другом на расстоянии сварочных зазоров с помощью упоров 19, 20. На поверхность алюминиевого слоя 11 верхней трехслойной заготовки укладывают защитную прослойку из высокоэластичного материала - резины 21, защищающую поверхность металла от повреждений при детонации ВВ. Устанавливают полученный пакет на плоское основание 22, размещенное на грунте 23, устанавливают на поверхность защитной прослойки контейнер с зарядом ВВ 24 со скоростью детонации 1970-3240 м/с, с генератором плоской детонационной волны 25. Высоту заряда взрывчатого вещества, а также сварочные зазоры между соединяемыми металлами выбирают с помощью компьютерных технологий из условия получения скорости соударения медных слоев пакета 13, 14 в пределах 300-570 м/с, медного слоя в виде пластины 14 со стальной пластиной 15 в пределах 280-410 м/с. Инициирование процесса детонации в зарядах взрывчатого вещества 25, 26 осуществляют с помощью электродетонатора 26.The proposed method for producing products with internal cavities is carried out in the following sequence. They take plates of aluminum, nickel, steel and copper and clean their joined surfaces from oxides and contaminants. A three-layer package is made up with a nickel plate 3 placed between aluminum plates 1 and steel 2 in it. The thickness of the nickel layer is 1-1.2 mm, the ratio of the thicknesses of the nickel and aluminum layers in the package is 1: (1-1.5) . The plates in the package are placed parallel to each other with welding gaps provided by the stops 4. A protective metal layer 5 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 6, placed on the ground 7, a container with a charge of BB 8 with a detonation velocity of 1900-2950 m / s, with a plane detonation wave generator 9 is installed on the surface of the protective metal interlayer 9. The height of the explosive charge, as well as welding gaps between the layers of the package, determined by computer technology, is selected from the condition for obtaining the collision speed of the upper aluminum plate 1 with nickel 3 in the range of 390-515 m / s, and the nickel plate with lower steel 2 in the range of 380-45 0 m / s. The initiation of the detonation process in explosive charges is carried out using an electric detonator 10. After that, a three-layer package is made with a nickel plate between the aluminum and copper plates with a ratio of the thicknesses of the layers of nickel and aluminum 1: (1-1.5), nickel and copper 1: (1.25-2.5), with the same nickel layer thickness as in the package of aluminum, nickel and steel, explosion welding of the package is carried out at a detonation speed of the explosive charge of 1690-2770 m / s, explosive charge height, material and the thickness of the protective metal rosloyki and welding gaps between the layers of the package are selected from the conditions for obtaining the impact velocity upper aluminum plate with nickel in the range 370-480 m / s, with a lower copper nickel - 335-480 m / s. The scheme of explosion welding, as well as the sequence of technological operations during welding of this package is the same as a package of aluminum, nickel and steel, but instead of a plate of steel, a plate of copper is placed at the bottom of the package. After that, for example, on a milling machine, side edges with edge effects are cut off at both welded three-layer workpieces, the connected metal surfaces are cleaned of oxides and impurities and an explosion welding packet is made from the obtained three-layer workpieces with a copper plate placed between it and a copper and steel layer , as shown in figure 3, where pos. 11-13 - aluminum, nickel and copper layers of the missile top three-layer blank, respectively, 14 - copper plate, 15 - steel layer in the form of a plate, 16, 17 - nickel and aluminum layers of the bottom three-layer blank, respectively, while the thickness of the copper plate is equal to the thickness of the copper layer of the three-layer workpiece being thrown. Preliminarily, the layers of the anti-welding substance are applied to the surface of the copper plate 14 in the form of strips 18, with a width equal to M, with a distance between the anti-welding strips N, with distances from the workpiece edges equal to K. The blanks and the copper plate in the bag are placed parallel to each other on the distance of the welding gaps with the stops 19, 20. On the surface of the aluminum layer 11 of the upper three-layer billet lay a protective layer of highly elastic material - rubber 21, which protects the metal surface from damage denia during detonation of explosives. The resulting package is installed on a flat base 22 placed on the ground 23, a container with a charge of BB 24 with a detonation speed of 1970-3240 m / s, with a plane detonation wave generator 25 is installed on the surface of the protective layer 25. The height of the explosive charge, as well as the welding gaps between the metals to be joined are selected by computer technology from the condition of obtaining the collision speed of the copper layers of the packet 13, 14 in the range of 300-570 m / s, the copper layer in the form of a plate 14 with a steel plate 15 in the range of 280-410 m / s. The initiation of the detonation process in explosive charges 25, 26 is carried out using an electric detonator 26.

Термическую обработку для повышения деформационной способности металлических слоев сваренной семислойной заготовки проводят, как по прототипу, при температуре 400°С в течение 0,5 часа, после чего, например, на фрезерном станке, обрезают у нее боковые кромки с краевыми эффектами. После этого производят формирование между медными слоями внутренних полостей необходимого профиля в специальной оснастке с помощью гидравлического давления, а затем производят отжиг полученной заготовки с внутренними полостями при температуре 600-630°С в течение 1,5-7 часов для формирования сплошных интерметаллидных диффузионных прослоек между слоями из алюминия и никеля, затем нагревают ее до температуры, превышающей температуру плавления алюминия на 30-50°С, удаляют с ее поверхностей расплавленный алюминий, выдерживают при этой температуре 0,3-1 ч для превращения остатков алюминия в интерметаллиды, после чего производят охлаждение на воздухе с получением при этом композиционного изделия с внутренними полостями со сплошными жаростойкими покрытиями на его наружных поверхностях. На поперечном сечении сваренного изделия с внутренними полостями, представленном на фиг.5, поз.27, 28 и 29 - стальной, никелевый и медный слои в виде пластин, соответственно, 30, 31 - сдеформированные медный и никелевый слои, соответственно, 32, 33 - жаростойкие интерметаллидные покрытия, 34 - зоны сварки медных слоев, 35 - внутренние полости изделия.Heat treatment to increase the deformation ability of the metal layers of the welded seven-layer billet is carried out, as in the prototype, at a temperature of 400 ° C for 0.5 hours, after which, for example, on a milling machine, side edges are cut with edge effects. After that, the necessary profile is formed between the copper layers of the internal cavities in the special tool using hydraulic pressure, and then the resulting workpiece is annealed with internal cavities at a temperature of 600-630 ° C for 1.5-7 hours to form continuous intermetallic diffusion layers between layers of aluminum and nickel, then it is heated to a temperature exceeding the melting point of aluminum by 30-50 ° C, molten aluminum is removed from its surfaces, maintained at this temperature ure 0.3-1 h for the conversion of aluminum residues into intermetallic compounds, after which they are cooled in air to obtain a composite product with internal cavities with continuous heat-resistant coatings on its external surfaces. On the cross section of the welded product with internal cavities, shown in Fig.5, pos.27, 28 and 29 - steel, nickel and copper layers in the form of plates, respectively, 30, 31 - deformed copper and nickel layers, respectively, 32, 33 - heat-resistant intermetallic coatings, 34 - zone welding of copper layers, 35 - the internal cavity of the product.

В результате получают цельносварное композиционное изделие с внутренними полостями со сплошными жаростойкими интерметаллидными слоями на его наружных поверхностях и, благодаря этому, со значительно более высокой, чем у изделий, полученных по прототипу, жаростойкостью в окислительных газовых средах и прочностью при изгибающих нагрузках, с обеспечением при этом однородности металлов, контактирующих с внутренними полостями изделия, с 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 heat-resistant intermetallic layers on its outer surfaces and, due to this, with much higher heat resistance in oxidizing gas media than in the products obtained by the prototype and strength under bending loads, ensuring that this homogeneity of metals in contact with the internal cavities of the product, with increased resistance to fracture under sharp pressure drops in its internal cavities.

Сущность способа поясняется примерами. Все примеры, в том числе и пример по прототипу, сведены в таблице с указанием основных технологических режимов получения изделий с внутренними полостями, состава и толщин свариваемых материалов, а также свойств полученного продукта.The essence of the method is illustrated by examples. All examples, including the example of the prototype, are summarized in a table indicating the main technological modes of obtaining products with internal cavities, the composition and thickness of the materials being welded, as well as the properties of the resulting product.

Пример 1.Example 1

Очищают от окислов и загрязнений пластины из алюминия АД1, никеля НП1 и стали 12Х1МФ, из которых составляют трехслойный пакет под сварку взрывом с размещением в нем между пластинами из алюминия и стали никелевой пластины. Слои в пакете располагают параллельно друг другу на расстоянии сварочных зазоров, причем метаемую алюминиевую пластину располагают сверху. Длина каждой пластины пакета 340 мм, ширина 265 мм. Толщина никелевой пластины δNi=1 мм, алюминиевой δAl=1,5 мм, стальной δст=6 мм, соотношение толщин слоев никеля и алюминия 1:1,5. На поверхность алюминиевой пластины укладывают защитную металлическую прослойку из стали Ст3, защищающую наружную поверхность верхней алюминиевой пластины от повреждений при детонации ВВ. Ее длина - 350 мм, ширина - 275 мм, толщина - 1 мм. Устанавливают полученный пакет на плоское основание из древесно-стружечной плиты длиной 340 мм, шириной 265 мм, толщиной 18 мм, размещенные на грунте. При сборке пакета предварительно, с помощью компьютерной технологии, определяют величину необходимых сварочных зазоров h1 и h2, где h1 - сварочный зазор между алюминиевой и никелевой пластинами, h2 - между никелевой и стальной. Для сварки взрывом этого пакета выбираем взрывчатое вещество из рекомендуемого диапазона со скоростью детонации DBB=1900 м/с. Такую скорость обеспечивает взрывчатое вещество, представляющее собой смесь из 25% порошкообразного аммонита 6ЖВ и 75% аммиачной селитры (смесь 1:3). Взрывчатое вещество помещают в контейнер с обеспечением высоты заряда ВВ Нвв=40 мм, длиной 360 мм, шириной 290 мм и устанавливают его на поверхность защитной металлической прослойки вместе с вспомогательным зарядом ВВ - генератором плоской детонационной волны. Для получения скоростей соударения металлических слоев в пределах предлагаемого диапазона, при выбранных параметрах заряда ВВ, величина сварочных зазоров равна: h1=1 мм, h2=5 мм, что обеспечивает скорость соударения алюминиевой и никелевой пластин при сварке взрывом V1=390 м/с, никелевой и стальной V2=380 м/с. Сварку взрывом осуществляют с инициированием процесса детонации в зарядах ВВ с помощью электродетонатора. После сварки, например, на фрезерном станке, обрезают у сваренной трехслойной заготовки боковые кромки с краевыми эффектами. После обрезки длина заготовки 320 мм, ширина - 245 мм, толщина δзаг=8,5 мм.The plates made of aluminum AD1, nickel NP1 and steel 12Kh1MF are cleaned from oxides and contaminants, of which they make up a three-layer package for explosion welding with a nickel plate between aluminum and steel plates. The layers in the bag are arranged parallel to each other at a distance of the welding gaps, with a throwable aluminum plate placed on top. The length of each plate of the bag is 340 mm, the width is 265 mm. The thickness of the nickel plate δ Ni = 1 mm, aluminum δ Al = 1.5 mm, steel δ st = 6 mm, the ratio of the thicknesses of the layers of Nickel and aluminum 1: 1.5. A protective metal layer of St3 steel is laid on the surface of the aluminum plate, protecting the outer surface of the upper aluminum plate from damage during explosive detonation. Its length is 350 mm, width - 275 mm, thickness - 1 mm. Install the resulting package on a flat base of particle board with a length of 340 mm, a width of 265 mm, a thickness of 18 mm, placed on the ground. When assembling the package previously, using computer technology, determine the amount of required welding gaps h 1 and h 2 , where h 1 is the welding gap between aluminum and nickel plates, h 2 is between nickel and steel. For explosion welding of this package, we select an explosive from the recommended range with a detonation speed D BB = 1900 m / s. This speed is provided by an explosive, which is a mixture of 25% powdered ammonite 6GV and 75% ammonium nitrate (1: 3 mixture). The explosive substance placed in a container with a height ensuring explosive charge cc H = 40 mm, 360 mm long, 290 mm wide and set it to the surface protective metal layer with an auxiliary explosive charge - plane detonation wave generator. To obtain the collision speeds of metal layers within the proposed range, with the explosive charge parameters selected, the welding gaps are equal to: h 1 = 1 mm, h 2 = 5 mm, which ensures the collision speed of aluminum and nickel plates during explosion welding, V 1 = 390 m / s, nickel and steel V 2 = 380 m / s. Explosion welding is carried out with the initiation of the detonation process in explosive charges using an electric detonator. After welding, for example, on a milling machine, side edges with edge effects are cut off from a welded three-layer workpiece. After trimming, the workpiece length is 320 mm, width is 245 mm, thickness δ zag = 8.5 mm.

Составляют трехслойный пакет под сварку взрывом с размещением в нем между пластинами из алюминия и меди никелевой пластины. Слои в пакете располагают параллельно друг другу на расстоянии сварочных зазоров, причем метаемую алюминиевую пластину располагают сверху. Длина и ширина каждой пластины пакета, а также толщина никелевой и алюминиевой пластин, такие же, как в предыдущем пакете: δNi=1 мм, δAl=1,5 мм, соотношение толщин слоев никеля и алюминия 1:1,5. Толщина медной пластины δCu=2,5 мм, соотношение толщин слоев никеля и меди 1:2,5. На поверхность алюминиевой пластины укладывают защитную металлическую прослойку из стали Ст3. Ее размеры как в предыдущем пакете. Устанавливают полученный пакет на плоское основание из древесно-стружечной плиты длиной 340 мм, шириной 265 мм, толщиной 18 мм, размещенное на грунте. При сборке пакета предварительно, с помощью компьютерной технологии, определяют величину необходимых сварочных зазоров h3 и h4, где h3 - сварочный зазор между алюминиевой и никелевой пластинами, h4 - между никелевой и медной. Для сварки взрывом данного пакета выбираем взрывчатое вещество со скоростью детонации DBB=1690 м/с. Такую скорость обеспечивает взрывчатое вещество, представляющее собой смесь из 20% порошкообразного аммонита 6ЖВ и 80% аммиачной селитры (смесь 1:4). Нвв=40 мм, длина заряда ВВ - 360 мм, ширина - 290 мм. Для получения скоростей соударения металлических слоев в пределах предлагаемого диапазона, при выбранных параметрах заряда ВВ, величина сварочных зазоров равна: h3=1,2 мм, h4=4,5 мм, что обеспечивает скорость соударения алюминиевой и никелевой пластин при сварке взрывом V3=370 м/с, никелевой и медной V4=335 м/с. Сварку взрывом осуществляют с инициированием процесса детонации также, как при сварке предыдущего пакета. После сварки и обрезки боковых кромок с краевыми эффектами длина трехслойной заготовки - 320 мм, ширина - 245 мм, толщина δ3=5 мм.They make up a three-layer package for explosion welding with a nickel plate placed between aluminum and copper plates in it. The layers in the bag are arranged parallel to each other at a distance of the welding gaps, with a throwable aluminum plate placed on top. The length and width of each plate plate, as well as the thickness of the nickel and aluminum plates, are the same as in the previous package: δ Ni = 1 mm, δ Al = 1.5 mm, the ratio of the thicknesses of the layers of nickel and aluminum is 1: 1.5. The thickness of the copper plate δ Cu = 2.5 mm, the ratio of the thicknesses of the layers of Nickel and copper 1: 2.5. A protective metal layer of St3 steel is laid on the surface of the aluminum plate. Its dimensions are as in the previous package. Install the resulting package on a flat base of particle board with a length of 340 mm, a width of 265 mm, a thickness of 18 mm, placed on the ground. When assembling the package previously, using computer technology, determine the value of the required welding gaps h 3 and h 4 , where h 3 is the welding gap between aluminum and nickel plates, h 4 is between nickel and copper. For explosion welding of this package, select an explosive with a detonation speed D BB = 1690 m / s. This speed is provided by an explosive, which is a mixture of 20% powdered ammonite 6GV and 80% ammonium nitrate (1: 4 mixture). H cc = 40 mm, explosive charge length - 360 mm, width - 290 mm. To obtain the collision speeds of metal layers within the proposed range, with the explosive charge parameters selected, the welding gaps are equal to: h 3 = 1.2 mm, h 4 = 4.5 mm, which ensures the collision speed of aluminum and nickel plates during explosion welding V 3 = 370 m / s, nickel and copper V 4 = 335 m / s. Explosion welding is carried out with the initiation of the detonation process in the same way as when welding the previous package. After welding and trimming the side edges with edge effects, the length of the three-layer workpiece is 320 mm, the width is 245 mm, and the thickness δ 3 = 5 mm.

Очищают соединяемые поверхности металлических слоев от окислов и загрязнений и составляют пакет под сварку взрывом из полученных трехслойных заготовок с размещением в нем между медным и стальным слоем медной пластины из меди M1 с предварительно нанесенным на ее поверхность противосварочным веществом, при этом толщина медной пластины равна толщине медного слоя δм метаемой трехслойной заготовки δмСu=2,5 мм. Предварительно на поверхность медной пластины наносят по трафарету слои противосварочного вещества в виде полос, шириной, равной М=25 мм, с расстоянием между противосварочными полосами N-15 мм, с расстояниями от краев заготовки K=30 мм, толщина полос - 80-100 мкм. Как и в прототипе в качестве противосварочного вещества используют сверхвысокомолекулярный полиэтилен, который наносят по патенту РФ №2171149. Свариваемые заготовки в пакете располагают параллельно друг другу на расстоянии сварочных зазоров h5 и h6, определяемых с помощью компьютерной технологии, где h5 - зазор между медным слоем верхней метаемой трехслойной заготовки и поверхностью медной пластины с нанесенными слоями противосварочного вещества, h6 - зазор между медной пластиной и стальной пластиной нижней трехслойной заготовки. На поверхность алюминиевого слоя трехслойной заготовки укладывают защитную прослойку из резины толщиной 3 мм. Устанавливают полученный пакет на плоское основание из древесно-стружечной плиты длиной 320 мм, шириной 245 мм, толщиной 18 мм, размещенное на грунте. Для сварки взрывом пакета выбираем взрывчатое вещество из рекомендуемого диапазона со скоростью детонации DBB=1970 м/с.Такую скорость обеспечивает взрывчатое вещество, представляющее собой смесь из 20% порошкообразного аммонита 6ЖВ и 80% аммиачной селитры (смесь 1:4). НBB=60 мм, длина заряда ВВ - 360 мм, ширина - 290 мм, величина сварочных зазоров: h5=1,7 мм, h6=7,5 мм, что обеспечивает скорость соударения медных слоев при сварке взрывом V5=300 м/с и скорость соударения медного слоя со стальной пластиной нижней трехслойной заготовки V6=280 м/с. Термическую обработку для повышения деформационной способности металлических слоев сваренной семислойной заготовки проводят в электропечи при температуре 400°С в течение 0,5 часов. После обрезки боковых кромок с краевыми эффектами длина заготовки - 300 мм, ширина - 225 мм. Затем производят формирование между медными слоями внутренних полостей, имеющих форму как на фиг.5, в специальной оснастке методом их раздувания под действием гидравлического давления. Ширина каждой внутренней полости равна 25 мм, высота - 4 мм. Отжиг полученной заготовки с внутренними полостями для формирования диффузионных интерметаллидных прослоек между слоями из алюминия и никеля производят в электропечи при температуре 600°С в течение 7 часов, затем нагревают ее до температуры, 690°С, что превышает температуру плавления алюминия на 30°С, удаляют с ее поверхностей расплавленный алюминий, например, металлической щеткой с электроприводом, выдерживают при этой температуре 1 ч для превращения остатков алюминия в интерметаллиды, после чего производят охлаждение на воздухе с получением при этом изделия с внутренними полостями со сплошными жаростойкими интерметаллидными покрытиями на его наружных поверхностях. Материал противосварочного вещества - сверхвысокомолекулярный полиэтилен в процессе отжига деструктирует и легко удаляется из внутренних полостей.They clean the joined surfaces of the metal layers from oxides and contaminants and make up a package for explosion welding from the obtained three-layer workpieces with the M1 copper plate preliminarily applied to its surface between the copper and steel layers of the copper plate, while the thickness of the copper plate is equal to the thickness of the copper layer δ m of a three-layered billet blank δ m = δ Cu = 2.5 mm Preliminarily, the layers of the anti-welding substance are applied on the surface of the copper plate in the form of strips, with a width equal to M = 25 mm, with a distance between the anti-welding strips of N-15 mm, with distances from the edges of the workpiece K = 30 mm, the thickness of the strips is 80-100 microns . As in the prototype, ultra-high molecular weight polyethylene is used as an anti-welding substance, which is applied according to the patent of the Russian Federation No. 2171149. The welded workpieces in the bag are arranged parallel to each other at a distance of welding gaps h 5 and h 6 , determined using computer technology, where h 5 is the gap between the copper layer of the top three-layered workpiece and the surface of the copper plate with deposited layers of anti-welding substance, h 6 is the gap between the copper plate and the steel plate of the lower three-layer billet. A protective layer of rubber 3 mm thick is laid on the surface of the aluminum layer of a three-layer billet. Install the resulting package on a flat base of chipboard with a length of 320 mm, a width of 245 mm, a thickness of 18 mm, placed on the ground. For burst welding, we select an explosive from the recommended range with a detonation speed D BB = 1970 m / s. This speed is provided by an explosive, which is a mixture of 20% powdered ammonite 6GV and 80% ammonium nitrate (mixture 1: 4). H BB = 60 mm, explosive charge length - 360 mm, width - 290 mm, welding gaps: h 5 = 1.7 mm, h 6 = 7.5 mm, which ensures the speed of collision of copper layers during explosion welding V 5 = 300 m / s and the collision speed of the copper layer with the steel plate of the lower three-layer billet V 6 = 280 m / s. Heat treatment to increase the deformation ability of the metal layers of the welded seven-layer billet is carried out in an electric furnace at a temperature of 400 ° C for 0.5 hours. After trimming the side edges with edge effects, the workpiece is 300 mm long and 225 mm wide. Then, the formation between the copper layers of the internal cavities having the form as in FIG. 5 is carried out in special equipment by the method of inflating them under the influence of hydraulic pressure. The width of each inner cavity is 25 mm, the height is 4 mm. The obtained billet with internal cavities is annealed to form diffusion intermetallic layers between aluminum and nickel layers in an electric furnace at a temperature of 600 ° C for 7 hours, then it is heated to a temperature of 690 ° C, which exceeds the melting temperature of aluminum by 30 ° C, molten aluminum is removed from its surfaces, for example, with a metal brush with an electric drive, maintained at this temperature for 1 h to convert aluminum residues into intermetallic compounds, and then cooled in air with in this case, products with internal cavities with continuous heat-resistant intermetallic coatings on its external surfaces. The material of the anti-welding substance - ultra-high molecular weight polyethylene during the annealing process, degrades and is easily removed from the internal cavities.

В результате получают цельносварное изделие с пятью внутренними полостями шириной 25 мм, высотой 4 мм, с герметичными перемычками между полостями шириной около 15 мм, со сплошными интерметаллидными жаростойкими слоями на наружных поверхностях изделия толщиной 70 мкм, внутренние полости изделия окружены однородным металлом из меди, максимальная толщина изделия в местах расположения внутренних полостей δmax=17 мм, минимальная толщина в местах расположения перемычек между полостями δmin=13 мм, длина изделия 300 мм, ширина 225 мм. Изделие обладает повышенной стойкостью к разрушению при резких перепадах давления в его внутренних полостях, его рабочая температура в окислительных газовых средах достигает 1000°С, что на 400-600°С выше, чем у изделий, полученных по прототипу, его прочность при изгибающих нагрузках в 4-5 раз выше, чем у изделия по прототипу, а это позволяет использовать полученные по предлагаемому способу изделия для изготовления, например, теплообменников и теплорегуляторов энергетических и химических установок.The result is an all-welded product with five internal cavities 25 mm wide, 4 mm high, with sealed jumpers between cavities about 15 mm wide, with continuous intermetallic heat-resistant layers on the outer surfaces of the product 70 μm thick, the internal cavities of the product are surrounded by a homogeneous copper metal, the maximum the thickness of the product at the locations of the internal cavities δ max = 17 mm, the minimum thickness at the locations of the jumpers between the cavities δ min = 13 mm, the length of the product 300 mm, the width 225 mm. The product has high resistance to destruction under sharp pressure drops in its internal cavities, its working temperature in oxidizing gas environments reaches 1000 ° C, which is 400-600 ° C higher than that of products obtained by the prototype, its strength under bending loads in 4-5 times higher than that of the product according to the prototype, and this allows the use of products obtained by the proposed method for the manufacture of, for example, heat exchangers and heat regulators of power and chemical plants.

Пример 2Example 2

То же, что в примере 1, но внесены следующие изменения. Толщина никелевых пластин в обоих трехслойных пакетах δNi=1,1 мм, алюминиевых - δA1=1,3 мм, соотношение толщин слоев никеля и алюминия в обеих пакетах равно 1:1,18. Толщина стальной пластины в пакете из алюминия, никеля и стали δст=8 мм. Толщина медной пластины в пакете из алюминия, никеля и меди δCu=2 мм, соотношение толщин слоев никеля и меди в этом пакете 1:1,82.The same as in example 1, but the following changes. The thickness of nickel plates in both three-layer packages δ Ni = 1.1 mm, aluminum - δ A1 = 1.3 mm, the ratio of the thicknesses of the layers of Nickel and aluminum in both packages is 1: 1.18. The thickness of the steel plate in the package of aluminum, nickel and steel δ st = 8 mm The thickness of the copper plate in the package of aluminum, nickel and copper δ Cu = 2 mm, the ratio of the thicknesses of the layers of nickel and copper in this package is 1: 1.82.

Для сварки взрывом первого пакета из алюминия, никеля и стали выбираем взрывчатое вещество из рекомендуемого диапазона со скоростью детонации DBB=2280 м/с. Такую скорость обеспечивает взрывчатое вещество, представляющее собой смесь из 33% порошкообразного аммонита 6ЖВ и 67% аммиачной селитры (смесь 1:2). Высота заряда ВВ Нвв=40 мм, величина сварочных зазоров равна: h1=0,8 мм, h2=4 мм, что обеспечивает скорость соударения алюминиевой и никелевой пластин при сварке взрывом V1=440 м/с, никелевой и стальной V2=430 м/с. Толщина полученной заготовки δзаг=10,4 мм.For explosion welding of the first package of aluminum, nickel and steel, we select an explosive from the recommended range with a detonation speed D BB = 2280 m / s. This speed is provided by an explosive, which is a mixture of 33% powdered ammonite 6GV and 67% ammonium nitrate (1: 2 mixture). The height of the explosive charge N cc = 40 mm, the size of the welding clearances is: h 1 = 0.8 mm, h 2 = 4 mm, which ensures the collision speed of aluminum and nickel plates during explosion welding V 1 = 440 m / s, nickel and steel V 2 = 430 m / s. The thickness of the obtained workpiece δ zag = 10.4 mm

Для сварки взрывом второго пакета из алюминия, никеля и меди выбираем взрывчатое вещество из рекомендуемого диапазона со скоростью детонации DBB=2280 м/с. Состав ВВ: смесь из 33% порошкообразного аммонита 6ЖВ и 67% аммиачной селитры (смесь 1:2). Высота заряда ВВ Нвв=40 мм, величина сварочных зазоров равна: h3=0,7 мм, h4=3 мм, что обеспечивает скорость соударения алюминиевой и никелевой пластин при сварке взрывом V3=420 м/с, никелевой и медной V4=405 м/с. Толщина полученной заготовки δ3=4,4 мм.For explosion welding of the second package of aluminum, nickel and copper, we select an explosive from the recommended range with a detonation speed D BB = 2280 m / s. Composition of explosives: a mixture of 33% powdered ammonite 6GV and 67% ammonium nitrate (1: 2 mixture). The height of the explosive charge N cc = 40 mm, the size of the welding gaps is: h 3 = 0.7 mm, h 4 = 3 mm, which ensures the collision speed of aluminum and nickel plates during explosion welding V 3 = 420 m / s, nickel and copper V 4 = 405 m / s. The thickness of the obtained workpiece δ 3 = 4.4 mm

При составлении третьего пакета под сварку взрывом из полученных трехслойных заготовок с размещением в нем между медным и стальным слоем медной пластины с предварительно нанесенным на ее поверхность противосварочным веществом, толщина медной пластины δм равна толщине медного слоя метаемой трехслойной заготовки δCu=2 мм. Для сварки взрывом данного пакета выбираем ВВ со скоростью детонации DBB=2400 м/с. Такую скорость обеспечивает взрывчатое вещество, представляющее собой смесь из 33% порошкообразного аммонита 6ЖВ и 67% аммиачной селитры (смесь 1:2), Нвв=50 мм. Для получения скоростей соударения свариваемых слоев в пределах предлагаемого диапазона, при выбранных параметрах заряда ВВ, величина сварочных зазоров: h5=3 мм, h6=7 мм, что обеспечивает скорость соударения медных слоев при сварке взрывом V5=430 м/с, а скорость соударения медного слоя со стальной пластиной нижней трехслойной заготовки V6=340 м/с.In the preparation of the third package for explosion welding from the obtained three-layer billets with a copper plate between which the copper and steel layers are coated with an anti-welding substance preliminarily deposited on its surface, the thickness of the copper plate δ m is equal to the thickness of the copper layer of the three-layer workpiece being cast δ Cu = 2 mm. For explosion welding of this package, we select an explosive with a detonation velocity D BB = 2400 m / s. This speed provides an explosive substance which is a mixture of 33% powdered ammonite 6GV and 67% ammonium nitrate (mixture 1: 2) cc H = 50 mm. To obtain the collision speeds of the layers being welded within the proposed range, with the explosive charge parameters selected, the welding gaps are: h 5 = 3 mm, h 6 = 7 mm, which ensures the speed of the collision of copper layers during explosion welding, V 5 = 430 m / s, and the speed of impact of the copper layer with the steel plate of the lower three-layer billet V 6 = 340 m / s.

Отжиг полученной заготовки с внутренними полостями для формирования диффузионных интерметаллидных прослоек между слоями из алюминия и никеля производят в электропечи при температуре 615°С в течение 3,5 часов, затем нагревают ее до температуры, 700°С, что превышает температуру плавления алюминия на 40°С, а после удаления с ее поверхностей расплавленного алюминия, выдерживают при этой температуре 0,6 ч.The obtained billet with internal cavities is annealed to form diffusion intermetallic layers between aluminum and nickel layers in an electric furnace at a temperature of 615 ° C for 3.5 hours, then it is heated to a temperature of 700 ° C, which exceeds the melting temperature of aluminum by 40 ° C, and after removing molten aluminum from its surfaces, it is kept at this temperature for 0.6 hours.

Результаты получения изделия с внутренними полостями те же, что в примере 1, но толщина жаростойких интерметаллидных слоев на наружной поверхности изделия равна 60 мкм, толщина изделия δmax=18 мм, δmin=14 мм. Прочность изделия при изгибающих нагрузках в 5-6 раз выше, чем у изделия, полученного по прототипу.The results of obtaining the product with internal cavities are the same as in example 1, but the thickness of the heat-resistant intermetallic layers on the outer surface of the product is 60 μm, the thickness of the product is δ max = 18 mm, δ min = 14 mm. The strength of the product under bending loads is 5-6 times higher than that of the product obtained by the prototype.

Пример 3Example 3

То же, что в примере 1, но внесены следующие изменения. Толщина никелевых пластин в обоих трехслойных пакетах δNi=1,2 мм, алюминиевых - δА1=1,2 мм, соотношение толщин слоев никеля и алюминия в пакетах равно 1:1. Толщина стальной пластины в пакете из алюминия, никеля и стали δст=10 мм. Толщина медной пластины в пакете из алюминия, никеля и меди δСu=1,5 мм, соотношение толщин слоев никеля и меди в этом пакете 1:1,25.The same as in example 1, but the following changes. The thickness of the nickel plates in both three-layer packages δ Ni = 1.2 mm, aluminum - δ A1 = 1.2 mm, the ratio of the thicknesses of the layers of Nickel and aluminum in the packages is 1: 1. The thickness of the steel plate in the package of aluminum, nickel and steel δ st = 10 mm The thickness of the copper plate in the package of aluminum, nickel and copper δ Cu = 1 , 5 mm, the ratio of the thicknesses of the layers of nickel and copper in this package is 1: 1.25.

Для сварки взрывом первого пакета из алюминия, никеля и стали выбираем взрывчатое вещество из рекомендуемого диапазона со скоростью детонации DBB=2950 м/с. Такую скорость обеспечивает взрывчатое вещество, представляющее собой смесь из 75% порошкообразного аммонита 6ЖВ и 25% аммиачной селитры (смесь 3:1). Высота заряда ВВ Нвв=30 мм, величина сварочных зазоров равна: h1=0,8 мм, h2=5 мм, что обеспечивает скорость соударения алюминиевой и никелевой пластин при сварке взрывом V1=515 м/с, никелевой и стальной V2=450 м/с. Толщина полученной заготовки δзаг=12,4 мм.For explosion welding of the first package of aluminum, nickel and steel, we select an explosive from the recommended range with a detonation speed D BB = 2950 m / s. This speed is provided by an explosive, which is a mixture of 75% powdered ammonite 6GV and 25% ammonium nitrate (3: 1 mixture). The height of the explosive charge N cc = 30 mm, the size of the welding gaps is: h 1 = 0.8 mm, h 2 = 5 mm, which ensures the collision speed of aluminum and nickel plates during explosion welding, V 1 = 515 m / s, nickel and steel V 2 = 450 m / s. The thickness of the obtained workpiece δ zag = 12.4 mm

Для сварки взрывом второго пакета из алюминия, никеля и меди выбираем взрывчатое вещество из рекомендуемого диапазона со скоростью детонации DBB=2770 м/с. Состав ВВ: смесь из 50% порошкообразного аммонита 6ЖВ и 50% аммиачной селитры (смесь 1:1). Высота заряда ВВ Нвв=40 мм, величина сварочных зазоров равна: h3=0,6 мм, h4=3,2 мм, что обеспечивает скорость соударения алюминиевой и никелевой пластин при сварке взрывом V3=480 м/с, никелевой и медной V4=480 м/с. Толщина полученной заготовки δ3=3,9 мм.For explosion welding of the second package of aluminum, nickel and copper, we select an explosive from the recommended range with a detonation speed D BB = 2770 m / s. Composition of explosives: a mixture of 50% powdered ammonite 6GV and 50% ammonium nitrate (1: 1 mixture). The height of the explosive charge N cc = 40 mm, the size of the welding gaps is: h 3 = 0.6 mm, h 4 = 3.2 mm, which ensures the collision speed of aluminum and nickel plates during explosion welding, V 3 = 480 m / s, nickel and copper V 4 = 480 m / s. The thickness of the obtained workpiece δ 3 = 3.9 mm

При составлении третьего пакета под сварку взрывом из полученных трехслойных заготовок с размещением в нем между медным и стальным слоем медной пластины с предварительно нанесенным на ее поверхность противосварочным веществом, толщина медной пластины δм равна толщине медного слоя метаемой трехслойной заготовки δCu=1,5 мм. Для сварки взрывом данного пакета выбираем ВВ со скоростью детонации DBB=3240 м/с. Такую скорость обеспечивает взрывчатое вещество, представляющее собой смесь из 75% порошкообразного аммонита 6ЖВ и 25% аммиачной селитры (смесь 3:1), НBB=40 мм. Для получения скоростей соударения свариваемых слоев в пределах предлагаемого диапазона, при выбранных параметрах заряда ВВ, величина сварочных зазоров: h5=h6=4 мм, что обеспечивает скорость соударения медных слоев при сварке взрывом V5=570 м/с, а скорость соударенияWhen compiling the third package for explosion welding from the obtained three-layer billets with a copper plate pre-deposited with an anti-welding substance between the copper and steel layers, the thickness of the copper plate δ m is equal to the thickness of the copper layer of the three-layer workpiece being cast δ Cu = 1.5 mm . For explosion welding of this package, we select an explosive with a detonation velocity D BB = 3240 m / s. This speed is ensured by an explosive, which is a mixture of 75% powdered ammonite 6GV and 25% ammonium nitrate (3: 1 mixture), N BB = 40 mm. To obtain the collision speeds of the layers being welded within the proposed range, with the explosive charge parameters selected, the welding gaps are: h 5 = h 6 = 4 mm, which ensures the collision speed of copper layers in explosion welding, V 5 = 570 m / s, and the collision speed

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

медного слоя со стальной пластиной нижней трехслойной заготовки V6=410 м/с.copper layer with a steel plate of the lower three-layer billet V 6 = 410 m / s.

Отжиг полученной заготовки с внутренними полостями для формирования диффузионных интерметаллидных прослоек между слоями из алюминия и никеля производят в электропечи при температуре 630°С в течение 1,5 часов, затем нагревают ее до температуры, 710°С, что превышает температуру плавления алюминия на 50°С, а после удаления с ее поверхностей расплавленного алюминия выдерживают при этой температуре 0,3 ч.The obtained billet with internal cavities is annealed to form diffusion intermetallic interlayers between aluminum and nickel layers in an electric furnace at a temperature of 630 ° C for 1.5 hours, then it is heated to a temperature of 710 ° C, which exceeds the melting temperature of aluminum by 50 ° C, and after removing molten aluminum from its surfaces, it is maintained at this temperature for 0.3 hours.

Результаты получения изделия с внутренними полостями те же, что в примере 1, но толщина жаростойких интерметаллидных слоев на наружной поверхности изделия равна 50 мкм, толщина изделия δmах=18,4 мм, δmin=15,4 мм. Прочность изделия при изгибающих нагрузках в 6-7 раз выше, чем у изделий, полученных по прототипу.The results of obtaining the product with internal cavities are the same as in example 1, but the thickness of the heat-resistant intermetallic layers on the outer surface of the product is 50 μm, the thickness of the product is δ max = 18.4 mm, δ min = 15.4 mm. The strength of the product under bending loads is 6-7 times higher than that of products obtained by the prototype.

В композиционных алюминиево-никелевых изделиях с внутренними полостями полученных по прототипу (см таблицу, пример 4), две сплошные диффузионные теплозащитные интерметаллидные прослойки состава алюминий-никель толщиной 15-20 мкм расположены между наружными слоями из алюминия толщиной 1,5-2 мм и никеля толщиной 0,8-1 мм. Никелевые слои образуют вокруг полостей шириной каждой из них, равной 25 мм, и высотой - 4 мм, замкнутые контуры. Ширина перемычек между внутренними полостями около 10-12 мм. Предельная рабочая температура таких изделий в окислительных газовых средах не превышает 400-600°С, что на 400-600°С ниже, чем у изделий, полученных по предлагаемому способу из-за отсутствия жаростойких покрытий на их наружных поверхностях. Прочность таких изделий при изгибающих нагрузках в 4-7 раз ниже, чем у изделий, полученных по предлагаемому способу.In composite aluminum-nickel products with internal cavities obtained according to the prototype (see table, example 4), two continuous diffusion heat-shielding intermetallic interlayers of the composition of aluminum-nickel with a thickness of 15-20 μm are located between the outer layers of aluminum with a thickness of 1.5-2 mm and nickel 0.8-1 mm thick. Nickel layers form closed cavities around the cavities with a width of each of them equal to 25 mm and a height of 4 mm. The width of the jumpers between the internal cavities is about 10-12 mm. The maximum operating temperature of such products in oxidizing gas environments does not exceed 400-600 ° C, which is 400-600 ° C lower than for products obtained by the proposed method due to the absence of heat-resistant coatings on their outer surfaces. The strength of such products under bending loads is 4-7 times lower than that of products obtained by the proposed method.

Claims (1)

Способ получения изделий с внутренними полостями, включающий разметку металлического слоя с помощью трафарета, нанесение противосварочного вещества из сверхвысокомолекулярного полиэтилена на участки, в которых сварка не предусмотрена, составление пакета из металлических слоев под сварку взрывом, 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 интерметаллидных прослоек между слоями из алюминия и никеля, отличающийся тем, что составляют трехслойный пакет под сварку взрывом с размещением в нем между пластинами из алюминия и стали никелевой пластины с соотношением толщин слоев никеля и алюминия 1:(1-1,5), при толщине слоя никеля равном 1-1,2 мм, сварку взрывом пакета осуществляют при скорости детонации заряда взрывчатого вещества 1900-2950 м/с, высоту заряда взрывчатого вещества, материал и толщину защитной металлической прослойки, а также сварочные зазоры между слоями пакета выбирают из условия получения скорости соударения верхней алюминиевой пластины с никелевой в пределах 390-515 м/с, никелевой с нижней стальной - 380-450 м/с, составляют трехслойный пакет с размещением между пластинами из алюминия и меди никелевой пластины с соотношением толщин слоев никеля и алюминия 1:(1-1,5), никеля и меди 1:(1,25-2,5), при той же толщине слоя никеля, сварку взрывом пакета осуществляют при скорости детонации заряда взрывчатого вещества 1690-2770 м/с, высоту заряда взрывчатого вещества, материал и толщину защитной металлической прослойки, а также сварочные зазоры между слоями пакета выбирают из условия получения скорости соударения верхней алюминиевой пластины с никелевой в пределах 370-480 м/с, никелевой с нижней медной - 335-480 м/с, составляют пакет под сварку взрывом из полученных трехслойных заготовок с размещением в нем между медным и стальным слоем медной пластины с предварительно нанесенным на ее поверхность противосварочным веществом, при этом толщина медной пластины равна толщине медного слоя метаемой трехслойной заготовки, сварку взрывом пакета осуществляют при скорости детонации заряда взрывчатого вещества 1970-3240 м/с, высоту заряда взрывчатого вещества, а также сварочные зазоры между соединяемыми металлами выбирают из условия получения скорости соударения медных слоев в пределах 300-570 м/с, медного слоя со стальной пластиной - 280-410 м/с, формирование гидравлическим давлением внутренних полостей производят между медными слоями сваренной семислойной заготовки, ее отжиг для образования сплошных интерметаллидных диффузионных прослоек между слоями из алюминия и никеля проводят при температуре 600-630°С в течение 1,5-7 ч, затем нагревают ее до температуры, превышающей температуру плавления алюминия на 30-50°С, удаляют с ее поверхностей расплавленный алюминий, выдерживают при этой температуре 0,3-1 ч для превращения остатков алюминия в интерметаллиды с образованием сплошного жаростойкого покрытия на наружных поверхностях полученного изделия с внутренними полостями, после чего производят его охлаждение на воздухе. A method of obtaining products with internal cavities, including marking the metal layer using a stencil, applying an anti-welding substance from ultra-high molecular weight polyethylene to areas in which welding is not provided, drawing up a package of metal layers for explosion welding, placing a protective metal layer above it with an explosive charge, explosion welding, heat treatment to increase the deformation ability of welded metal layers, the formation of hydraulic pressure of internal cavities, annealing to form diffusion intermetallic interlayers between aluminum and nickel layers, characterized in that they comprise a three-layer package for explosion welding with a nickel plate between aluminum and steel plates with a ratio of nickel and aluminum layer thicknesses 1: (1 -1.5), with a nickel layer thickness of 1-1.2 mm, burst welding is carried out at a detonation speed of the explosive charge of 1900-2950 m / s, the height of the explosive charge, the material and the thickness of the protective metal interlayer, as well as welding gaps between the layers of the package are selected from the condition for obtaining the collision speed of the upper aluminum plate with nickel in the range of 390-515 m / s, nickel with lower steel - 380-450 m / s, make up a three-layer package with placement between aluminum plates and copper of a nickel plate with a ratio of the thicknesses of the layers of nickel and aluminum 1: (1-1.5), nickel and copper 1: (1.25-2.5), with the same thickness of the nickel layer, burst welding is carried out at a detonation speed explosive charge 1690-2770 m / s, explosive charge height, m The material and thickness of the protective metal layer, as well as the welding gaps between the layers of the package, are selected from the condition of obtaining the collision speed of the upper aluminum plate with nickel in the range of 370-480 m / s, nickel with lower copper - 335-480 m / s, make up the package for welding explosion from the obtained three-layer billets with placement in it between a copper and steel layer of a copper plate with an anti-welding substance previously applied to its surface, while the thickness of the copper plate is equal to the thickness of the copper layer of the three-layer metal preparation, welding by explosion of the package is carried out at a detonation speed of the explosive charge of 1970-3240 m / s, the height of the explosive charge, as well as welding gaps between the metals to be joined, are selected from the condition for obtaining the collision speed of copper layers in the range 300-570 m / s, copper layer with a steel plate - 280-410 m / s, the formation of internal cavities by hydraulic pressure is carried out between the copper layers of the welded seven-layer billet, its annealing to form continuous intermetallic diffusion layers between the layers of lumina and nickel are carried out at a temperature of 600-630 ° C for 1.5-7 hours, then it is heated to a temperature exceeding the melting point of aluminum by 30-50 ° C, molten aluminum is removed from its surfaces, maintained at this temperature 0, 3-1 hours for the conversion of aluminum residues into intermetallic compounds with the formation of a continuous heat-resistant coating on the outer surfaces of the obtained product with internal cavities, after which it is cooled in air.
RU2012118868/02A 2012-05-04 2012-05-04 Method of producing composite articles with inner cavities by explosion welding RU2488468C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012118868/02A RU2488468C1 (en) 2012-05-04 2012-05-04 Method of producing composite articles with inner cavities by explosion welding

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012118868/02A RU2488468C1 (en) 2012-05-04 2012-05-04 Method of producing composite articles with inner cavities by explosion welding

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2488468C1 true RU2488468C1 (en) 2013-07-27

Family

ID=49155597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012118868/02A RU2488468C1 (en) 2012-05-04 2012-05-04 Method of producing composite articles with inner cavities by explosion welding

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2488468C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2807251C1 (en) * 2023-03-02 2023-11-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Method for producing heat-resistant coating on copper plate surfaces

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4114669A1 (en) * 1991-05-06 1992-11-12 Hampel Heinrich Mfr. of heat transfer bodies e.g. support rolls clamps etc. - by explosive welding of heat medium circulating pipes into channels in base after covering with heat conductive layer(s) and cover layer
RU2343055C1 (en) * 2007-04-09 2009-01-10 Александр Меркурьевич Байдуганов Method for manufacture of flat bimetal stock with internal cavities by explosive welding
RU90734U1 (en) * 2009-09-30 2010-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) COMPOSITION HEAT EXCHANGER WITH INTERNAL CAVES
RU2399471C1 (en) * 2009-09-30 2010-09-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) Method for production of composite aluminium-nickel articles with inner cavity by means of explosion welding

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4114669A1 (en) * 1991-05-06 1992-11-12 Hampel Heinrich Mfr. of heat transfer bodies e.g. support rolls clamps etc. - by explosive welding of heat medium circulating pipes into channels in base after covering with heat conductive layer(s) and cover layer
RU2343055C1 (en) * 2007-04-09 2009-01-10 Александр Меркурьевич Байдуганов Method for manufacture of flat bimetal stock with internal cavities by explosive welding
RU90734U1 (en) * 2009-09-30 2010-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) COMPOSITION HEAT EXCHANGER WITH INTERNAL CAVES
RU2399471C1 (en) * 2009-09-30 2010-09-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) Method for production of composite aluminium-nickel articles with inner cavity by means of explosion welding

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2807251C1 (en) * 2023-03-02 2023-11-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Method for producing heat-resistant coating on copper plate surfaces

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2486999C1 (en) Method of producing coating
CN105050760B (en) Welded plate component and its manufacturing method
RU2649929C1 (en) Method of heat-resistant intermetallide coating producing on the surface of the low-carbon steel plate
RU2373036C1 (en) Method of fabrication of wear resistant coating
JP5897766B2 (en) Method for applying a protective layer to a turbine component
RU2486043C1 (en) Method of producing composite articles with inner cavities by explosion welding
RU2399471C1 (en) Method for production of composite aluminium-nickel articles with inner cavity by means of explosion welding
RU2463140C1 (en) Method of producing titanium-aluminium composite material
RU2293004C1 (en) Titanium-steel composition material producing method
RU2488469C1 (en) Method of producing composite articles with inner cavities by explosion welding
RU2488468C1 (en) Method of producing composite articles with inner cavities by explosion welding
RU2463141C1 (en) Method of producing titanium-steel composite material
RU2486042C1 (en) Method of producing composite articles with inner cavities by explosion welding
RU2463139C1 (en) Method of producing titanium-steel composite material
RU2574177C1 (en) Production of composite articles with internal cavities by blast welding
RU2533508C1 (en) Method of making composite copper-titanium material
RU2574178C1 (en) Production of composite articles with internal cavities by blast welding
RU119680U1 (en) MULTI-LAYER HEAT EXCHANGER WITH INTERNAL CAVES
RU2563407C1 (en) Method for obtaining composite items with internal cavities by explosion welding
RU2221682C1 (en) Method for making composition material
RU2574179C1 (en) Production of composite articles with internal cavities by blast welding
RU2560897C1 (en) Method of making composite copper-titanium material
RU122332U1 (en) COMPOSITION HEAT EXCHANGER
RU2560896C1 (en) Explosion welding procedure for production of composite items with internal cavities
RU2526357C1 (en) Method of production of composite products with internal cavities of explosion welding

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140505