RU2695855C2 - Method of metal sheets explosion welding - Google Patents
Method of metal sheets explosion welding Download PDFInfo
- Publication number
- RU2695855C2 RU2695855C2 RU2017144365A RU2017144365A RU2695855C2 RU 2695855 C2 RU2695855 C2 RU 2695855C2 RU 2017144365 A RU2017144365 A RU 2017144365A RU 2017144365 A RU2017144365 A RU 2017144365A RU 2695855 C2 RU2695855 C2 RU 2695855C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thickness
- explosive
- bronze
- welding
- explosion
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/06—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of high energy impulses, e.g. magnetic energy
- B23K20/08—Explosive welding
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
Abstract
Description
Предполагаемое изобретение относится к области технологий сварки взрывом и может быть использовано для соединения крупнотолщинные металлических деталей сваркой.The alleged invention relates to the field of explosion welding technology and can be used to connect large-thickness metal parts by welding.
Актуальность решаемой проблемы основана на трудностях, связанных с получением сварного соединения крупнотолшинных (толщина листа металла свыше 30 мм) деталей, т.к. для получения такого соединения необходимо применение соответственно большой расчетной массы взрывчатого вещества (ВВ), что неизбежно приведет к разрушению соединяемых заготовок. Было предположено, и экспериментально подтверждено, что фрагментированием исходных заготовок можно достигнуть значительного снижения массы применяемого ВМ при последовательном соединении фрагментов деталей.The relevance of the problem being solved is based on the difficulties associated with obtaining a welded joint of large-thickness (metal sheet thickness over 30 mm) parts, because to obtain such a compound, it is necessary to use a correspondingly large calculated mass of explosive (BB), which will inevitably lead to the destruction of the connected workpieces. It was assumed and experimentally confirmed that by fragmenting the initial blanks, it is possible to achieve a significant reduction in the mass of the used VM with the serial connection of fragments of parts.
Из уровня техники известен способ получения крупногабаритных биметаллических листов сталь - титан сваркой взрывом (патент РФ №2174458, МПК B23K 20/08, публ. 27.08.2003), согласно которому к основному листу на одном уровне с плакируемой поверхностью по всему периметру приваривают технологические пластины из стали толщины 0,7-1,0 толщины плакирующего листа и шириной, равной его нависанию. Поверхность пластин зачищают до металлического блеска. Приварку производят прерывистым швом с шагом более 100 мм со стороны, противоположной плакированию. Собранный пакет на опоре располагают под углом 3-6° к горизонту. Сварочный зазор заполняют аргоном с нижней стороны пакета. Верхнюю часть опоры выполняют из слоя песка, нагретого до 60-150°C. Известный способ позволяет получить биметалл сталь-титан высокого качества и прочности соединения с гладкой и ровной кромкой, без непроваров, сколов, надрывов.The prior art method for producing large-sized bimetallic steel sheets - titanium by explosion welding (RF patent No. 2174458, IPC B23K 20/08, publ. 08/27/2003), according to which technological plates are welded to the main sheet on the same level as the clad surface around the entire perimeter from steel with a thickness of 0.7-1.0 thickness of the cladding sheet and a width equal to its overhang. The surface of the plates is smoothed to a metallic luster. Welding is done with an intermittent seam with a pitch of more than 100 mm from the side opposite to cladding. The assembled package on the support is placed at an angle of 3-6 ° to the horizon. The welding gap is filled with argon from the bottom of the bag. The upper part of the support is made of a layer of sand heated to 60-150 ° C. The known method allows to obtain bimetal steel-titanium of high quality and bond strength with a smooth and even edge, without lack of fusion, chips, tears.
К недостаткам аналога относятся недостаточно высокое качество сварного шва при больших толщинах плакирующего листа (≥ 30 мм).The disadvantages of the analogue are the insufficiently high quality of the weld at large thicknesses of the cladding sheet (≥ 30 mm).
В качестве прототипа предлагаемого выбран способ получения плоских биметаллических титаностальных заготовок (патент РФ №2211125, МПК B23K 20/08, публ. 10.10.2001), в котором неподвижную пластину устанавливают на жестком основании. С зазором относительно нее и с нависанием по периметру неподвижной пластины располагают метаемую пластину. Размещают на ней заряд взрывчатого вещества (ВВ) и инициируют его.As a prototype of the proposed method of obtaining flat bimetallic titanium steel blanks (RF patent No. 2211125, IPC B23K 20/08, publ. 10.10.2001), in which a fixed plate is installed on a rigid base. With a gap relative to it and with overhanging around the perimeter of the fixed plate, a throwable plate is arranged. Place a charge of explosive (BB) on it and initiate it.
К недостаткам прототипа относятся недостаточно высокое качество сварного шва при больших толщинах плакирующего листа (≥ 30 мм).The disadvantages of the prototype are the insufficiently high quality of the weld with large thicknesses of the cladding sheet (≥ 30 mm).
Задачей авторов изобретения является разработка простого эффективного способа сварки крупнотолщинных листов металов, с получением прочного без пустот сварного соединения при одновременном снижении бризантности применяемых масс ВВ.The task of the authors of the invention is to develop a simple effective method for welding large-thickness sheets of metals, with obtaining a durable weld-free, without voids, while reducing the brisance of the used explosive masses.
Новый технический результат при использовании предлагаемого изобретения заключается в обеспечении в процессе сварки крупнотолщинных листов металов качественного прочного сплошного без пустот сварного соединения при одновременном снижении бризантности применяемых масс ВВ.A new technical result when using the present invention is to provide in the welding process of large-thickness metal sheets a high-quality solid weld without voids, while reducing the brisance of the explosive masses used.
Указанные задача и новый технический результат обеспечивается тем, что в способе сварки взрывом крупнотолщинных металлических листов, включающем подготовку образцов из разнородных металлов, сборку пакета из металлических образцов и из материала взрывчатого вещества (ВВ), последующее инициирование детонации ВВ и сварку взрывом, согласно изобретению образец из металла меньшей толщины разделяют, по меньшей мере, на два или более фрагментов вдоль площади соприкосновения деталей, затем осуществляют сборку последовательно образца из исходного металла и первого фрагмента металла меньшей толщины, которые сваривают между собой, а затем оставшиеся фрагменты последовательно приваривают по площади соприкосновения к первому фрагменту металла, при этом сборку помещают предварительно в разборную, разрушаемую в процессе взрыва ВВ, матрицу, поверх сборки со стороны сначала первого фрагмента размещают заряд взрывчатого порошкообразного вещества (ВВ) с заданной величиной деформирующего импульса, помещаемого в ограничительный корпус, инициируют заряд ВВ, затем последующих фрагментов, осуществляют сварку взрывом с получением биметаллической цельной детали, при этом, величину импульса деформации каждой порции заряда ВВ расчитывают в зависимости от толщины соответствующего присоединяемого фрагмента, сборку пакета из последовательно соединяемых фрагментов проводят до достижения заданной толщины биметаллической детали, инициируют детонацию очередного заряда ВВ, чередуя присоединение последующего фрагмента металла и слоя ВВ со сваркой взрывом.The specified task and a new technical result is ensured by the fact that in the method of explosion welding of thick metal sheets, including preparing samples of dissimilar metals, assembling a package of metal samples and from explosive material (EXPLOSIVES), subsequent initiation of detonation of EXPLOSIVES and explosion welding, according to the invention, a sample of metal of lesser thickness is divided into at least two or more fragments along the contact area of the parts, then the sample is assembled sequentially from the outcome metal and the first fragment of a metal of smaller thickness, which are welded together, and then the remaining fragments are sequentially welded over the area of contact with the first metal fragment, while the assembly is placed first in a collapsible matrix, which is destroyed during the explosion, on top of the assembly from the side of the first first of a fragment, a charge of an explosive powdery substance (BB) is placed with a given value of a deforming impulse placed in a restrictive housing, a charge of an explosive is initiated, then subsequent fragments comrade, they perform explosion welding to obtain a bimetallic integral part, while the strain momentum of each portion of the explosive charge is calculated depending on the thickness of the corresponding attachment fragment, the assembly of the packet from series-connected fragments is carried out until the specified thickness of the bimetallic component is reached, the detonation of the next explosive charge is initiated, alternating the attachment of the subsequent metal fragment and the explosive layer with explosion welding.
Предлагаемый способ поясняется следующим образом.The proposed method is illustrated as follows.
Первоначально проводят подготовку образцов из разнородных металлов и выбирают соответствующие материалы и операции для разных пар соединяемых металлов. На фиг. 1 изображен собранный пакет из соединяемых фрагментов сборки, где 1 пластина большей толщины. Пластину (2) меньшей толщины разделяют на фрагменты (два или более) вдоль плоскости приваривания и помещают в обойму 4, предназначенную для исключения отрицательного воздействия боковых волн разгрузки. Собранный пакет изображен на фиг. 1. Затем берут навеску ВВ (3) (аммонит), массу ВВ расчитывают в соответствии с толщиной плакирующего слоя.Initially, samples of dissimilar metals are prepared and appropriate materials and operations are selected for different pairs of metals to be joined. In FIG. 1 shows an assembled package of joined fragments of the assembly, where 1 plate is thicker. The plate (2) of smaller thickness is divided into fragments (two or more) along the welding plane and placed in a
После чего собирают пакет из выбранных металлических листов. Инициируют скользящую детонацию слоя ВВ и последовательно производят взрывное соединение листов.Then collect the package from the selected metal sheets. Initiate a rolling detonation of the explosive layer and sequentially produce explosive connection of the sheets.
Полученные сваркой взрывом детали направляют на контрольные испытания на качество сварного шва.The parts obtained by explosion welding are sent for control tests on the quality of the weld.
Неразрушаемый метод контроля (ультразвуковая диагностика методом на основании общих принципов EN583-1).Indestructible control method (ultrasonic diagnostic method based on the general principles of EN583-1).
Разрушаемый метод контроля. Контрольный фрагмент биметаллической детали подвергается испытанию прочности на разрыв (подготавливаются образцы по ГОСТ 1497 и испытываются на установке типа INSTRON).Destructive control method. The control fragment of the bimetallic part is subjected to tensile testing (samples are prepared according to GOST 1497 and tested on an INSTRON-type installation).
Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет в процессе сварки крупнотолщинных листов металов достигнуть качественного прочного сплошного без пустот сварного соединения при одновременном снижении бризантности применяемых масс ВВ.Thus, the use of the proposed method allows in the process of welding large-thickness sheets of metals to achieve high-quality solid solid weld-free, without voids, while reducing the brisance of the used explosive masses.
Возможность промышленной реализации предлагаемого изобретения подтверждается следующими примерами.The possibility of industrial implementation of the invention is confirmed by the following examples.
Пример 1. В лабораторных условиях предлагаемый способ опробован на опытном образце (макете) для листов из нержавеющей стали и бронзы.Example 1. In laboratory conditions, the proposed method is tested on a prototype (layout) for sheets of stainless steel and bronze.
Требуемые толщины биметалла: нержавеющая сталь 60 мм; бронза 30 мм. Габариты заготовки из бронзы 300×90×30 мм.Required bimetal thickness: stainless steel 60 mm; bronze 30 mm. Dimensions of a workpiece made of
Предварительно лист меньшей толщины (бронза) разделяют на три фрагмента вдоль плоскости приваривания. Толщина каждого фрагмента составила 9,5 мм.Previously, a sheet of smaller thickness (bronze) is divided into three fragments along the welding plane. The thickness of each fragment was 9.5 mm.
Последовательность операций:The sequence of operations:
1- пластина большей толщины из нержавеющей стали; 2 - пластина меньшей толщины из бронзы; 3 - заряд порошковогоВВ; 4 - обойма из стали.1- thicker plate made of stainless steel; 2 - a plate of smaller thickness made of bronze; 3 - charge powder BB; 4 - steel clip.
На фиг. 2 - показана последовательность операций при сварке взрывом листа 2 из бронзы с листом 1 из нержавеющей стали.In FIG. 2 - shows the sequence of operations during explosion welding of
Крупнотолщинный стальной лист устанавливается на выровненную песчанную подушку. Между метаемой и неподвижной листами посредством стоек - уголков выдерживается технологический зазор (5 мм) (фрагмет метаемого листа помещается в обойму).The thick steel sheet is mounted on an aligned sand cushion. A technological gap (5 mm) is maintained between the tossed and fixed sheets by means of racks - corners (a fragment of the tossed sheet is placed in a clip).
Предназначение обоймы - исключить отрицательное воздействие боковых волн разгрузки на процесс сварки взрывом и качество сварного шва. На фиг. 3 представлена схема размещения пластины из бронзы в обойме, где пластина из бронзы 2 в обойме 4.The purpose of the cage is to eliminate the negative impact of side unloading waves on the explosion welding process and the quality of the weld. In FIG. 3 shows a layout diagram of a bronze plate in a holder, where a
На поверхности метаемого листа размещается контейнер (коробка) из картона, в которую засыпается порошковое ВВ (аммонит АТ-3; АТ-2), толщина слоя ВВ 75 мм. Иницируется порошковое ВВ по одной линии при помощи доролнительного заряда бризантного ВВ в виде прутка ∅ 3 мм.A container (box) of cardboard is placed on the surface of the sheet to be thrown, into which a powder explosive is poured (ammonite AT-3; AT-2), the thickness of the explosive layer is 75 mm. Powdered explosive is initiated along one line with the help of a replenishing charge of a blasting explosive in the form of a bar ∅ 3 mm.
После подрыва и соударения (сварки взрывом) поверхность метаемого листа очищается от следов продуктов взрыва (ПВ) и других загрязнений. Над ней через технологический зазор устанавливается обойма с вторым метаемым листом и контейнер с порошковым ВВ. Процесс (взрывное нагружение) повторяется. Повторение может быть выполнено несколько (сколь угодно) раз, пока не будет достигнута требуемая толщина биметаллической детали.After blasting and collision (explosion welding), the surface of the projectile sheet is cleaned of traces of explosion products (PV) and other contaminants. A clip with a second throwable sheet and a container with a powder explosive are installed above it through a technological gap. The process (explosive loading) is repeated. Repetition can be performed several (arbitrarily) times until the required thickness of the bimetallic part is achieved.
В примере конкретного исполнения было выполнено три подрыва (три сварки взрывом). Макро и микрофотографии заготовки приведены на рисунках 4, 5.In an example of a specific embodiment, three explosions were performed (three explosion welds). Macro and micrographs of the workpiece are shown in Figures 4, 5.
На фиг. 4 приведена фотография контактной границы SS-Br и двух контактных границ Br-Br. На фотографии показан вид макрошлифа контактных границ SS-Br, Br-Br, Br-Br.In FIG. Figure 4 shows a photograph of the contact boundary of SS-Br and two contact boundaries of Br-Br. The photograph shows a macro section of the contact boundaries SS-Br, Br-Br, Br-Br.
На фиг. 5 - приведена фотография микрошлифа контактной границы SS-Br, увеличенох200. Испытания на прочность показали, что разрыв произошел по бронзе. Прочность сварного шва бронза-сталь и сварных швов бронза-бронза выше.In FIG. 5 - a photograph of a microsection of the contact boundary of the SS-Br, enlargedx200. Strength tests showed that the gap occurred in bronze. The strength of the weld is bronze-steel and the welds of bronze-bronze are higher.
На фиг. 6 приведена фотография образцов после испытания на разрыв.In FIG. 6 is a photograph of samples after a tensile test.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017144365A RU2695855C2 (en) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | Method of metal sheets explosion welding |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017144365A RU2695855C2 (en) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | Method of metal sheets explosion welding |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2017144365A3 RU2017144365A3 (en) | 2019-06-18 |
RU2017144365A RU2017144365A (en) | 2019-06-18 |
RU2695855C2 true RU2695855C2 (en) | 2019-07-29 |
Family
ID=66947279
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017144365A RU2695855C2 (en) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | Method of metal sheets explosion welding |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2695855C2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61144287A (en) * | 1984-12-17 | 1986-07-01 | Toshiba Corp | Production of aluminum base composite plate material |
RU2270742C1 (en) * | 2004-07-19 | 2006-02-27 | Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Method for producing composition type steel-aluminum adapter by explosion welding |
RU2343054C2 (en) * | 2007-02-14 | 2009-01-10 | Александр Меркурьевич Байдуганов | Method for manufacture of flat bimetal sheets by explosive welding |
EA201100552A1 (en) * | 2008-09-26 | 2011-12-30 | Андрей Евгеньевич РОЗЕН | MULTILAYER MATERIAL OF IMPROVED CORROSION STABILITY (OPTIONS) AND METHODS OF ITS OBTAINING |
RU2453409C2 (en) * | 2010-08-17 | 2012-06-20 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский институт машиностроения им. В.В. Бахирева" | Method of producing large sheets of composite material using explosion welding |
-
2017
- 2017-12-18 RU RU2017144365A patent/RU2695855C2/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61144287A (en) * | 1984-12-17 | 1986-07-01 | Toshiba Corp | Production of aluminum base composite plate material |
RU2270742C1 (en) * | 2004-07-19 | 2006-02-27 | Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Method for producing composition type steel-aluminum adapter by explosion welding |
RU2343054C2 (en) * | 2007-02-14 | 2009-01-10 | Александр Меркурьевич Байдуганов | Method for manufacture of flat bimetal sheets by explosive welding |
EA201100552A1 (en) * | 2008-09-26 | 2011-12-30 | Андрей Евгеньевич РОЗЕН | MULTILAYER MATERIAL OF IMPROVED CORROSION STABILITY (OPTIONS) AND METHODS OF ITS OBTAINING |
RU2453409C2 (en) * | 2010-08-17 | 2012-06-20 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский институт машиностроения им. В.В. Бахирева" | Method of producing large sheets of composite material using explosion welding |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2017144365A3 (en) | 2019-06-18 |
RU2017144365A (en) | 2019-06-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3813758A (en) | Explosive welding process | |
Sahu et al. | Mechanical properties of dissimilar thickness aluminium alloy weld by single/double pass FSW | |
US3434197A (en) | Explosive welding | |
RU2560472C2 (en) | Making of sandwiched material | |
EP0324231B1 (en) | Improved method of making explosively bonded multi-laminar composite metal plate | |
Lee et al. | Civilized explosive welding: Impact welding of thick aluminum to steel plates without explosives | |
CN102732708A (en) | Method for reducing welding residual stress of thick plate by utilizing multi-layer and multi-pass welding interlayer welding residual heat to assist vibration | |
RU2695855C2 (en) | Method of metal sheets explosion welding | |
US4496096A (en) | Method of joining metal elements by explosion welding | |
CN111922502A (en) | Structure for reducing explosion point of large-thickness explosion welding composite board and process method thereof | |
CN104759749A (en) | Production method of aluminum and magnesium alloy laminated composite plate of sandwich structure | |
Jassim | Comparison of magnetic pulse welding with other welding methods | |
Costanza et al. | Explosion welding: process evolution and parameters optimization | |
Cherepanov et al. | Laser welding of stainless steel with a titanium alloy with the use of a multilayer insert obtained in an explosion | |
US3263324A (en) | Process for explosively bonding metal layers | |
Roudbari et al. | Production of steel 1006 wire reinforced aluminum base composite by explosive welding | |
RU2470755C2 (en) | Method of welding dissimilar metals | |
RU2417868C2 (en) | Method of producing large-size bimetal sheets by explosion welding | |
JP7188121B2 (en) | Welding equipment | |
RU2516179C1 (en) | Combined explosive welding method | |
RU2074074C1 (en) | Method of explosion welding of thin sheet blanks | |
Robin et al. | Wire mesh/ceramic particle reinforced aluminium based composite using explosive cladding | |
RU2673595C1 (en) | Method of explosion combined welding | |
Gałka | Application of explosive metal cladding in the manufacture of new, advanced layered materials exemplified by titanium Ti6Al4V–aluminium AA2519 bonding | |
Kolesnikov | EXPLOSION AS METAL WELDING METHOD. ADVANTAGES AND FEATURES |