Спосіб зварювання вибухомаморфних металевих фольг - патент Україна 2024374 Кузовніков А
Використання: технологія зварювання вибухом. Сутність винаходу: спосіб зварювання вибухом аморфних металевих фольг полягає в установці із зазором над плакируемой деталлю фольги з розміщенням над нею послідовно демпфуючої прокладки, допоміжної пластини, заряду вибухової речовини, його ініціювання та метання фольги тиском продуктів вибуху. Новим є те, що до фольги приєднують тоководи, нагрівають її імпульсом струму зі швидкістю нагріву більше 10 6 /c, а підрив заряду проводять після перевищення температури фольги температури склування сплаву. 1 іл.
Малюнки до патенту Україна 2024374
Винахід відноситься до металообробки імпульсним тиском, зокрема способів зварювання вибухом металевих фольг, переважно з аморфних сплавів.
Відомий спосіб зварювання вибухом металевих фольг з аморфних сплавів, що полягає в встановленні фольги на масивній підставі, розміщенні з зазором над основою пакета, що складається з пластини, що плакується з розташованою на ній демпфуючою прокладкою, установці з зазором поверх пакету допоміжної пластини з розміщеним на ній заряду , його ініціювання та метання допоміжної пластини та пакету тиском продуктів вибуху. Недоліком відомого способу є те, що за його допомогою неможливо забезпечити зварювання аморфної фольги з масивною деталлю. Плакована пластина тут має бути тонкою (наприклад, - 160 мкм), інакше відбудеться істотна деформація основи та руйнування фольги, встановленої на ньому.
Відомий спосіб зварювання вибухом металевих фольг, що полягає в установці із зазором над деталлю фольги, що плакується, з розміщенням над нею послідовнодемпфуючої прокладки, допоміжної пластини та заряду вибухової речовини, його ініціювання та метання фольги тиском продуктів вибуху [1] . Недоліком відомого способу є неможливість нанесення якісного покриття з аморфних фольг, що з особливостями деформації цих сплавів. Справді, за умов зварювання вибухом, як і за нормальних умов аморфні сплави деформуються негомогенно з формуванням вузьких смуг зсуву [3]. З урахуванням порівняно невисокої пластичності сплавів це призводить до утворення тріщин, розривів та порушення суцільності покриття.
Метою винаходу є покращення якості аморфного покриття шляхом усунення розтріскування фольги.
Зазначена мета досягається тим, що у відомому способі зварювання вибухом аморфних металевих фольг, що полягає в установці з зазором над деталлю фольги, що плакується, з розміщенням над нею послідовно демпфуючої прокладки, допоміжної пластини і заряду вибухової речовини, його ініціювання і метання фольги тиском продуктів вибух приєднують струмоводи, нагрівають її імпульсом струму зі швидкістю нагріву більше 10 6 про /З, а підрив заряду проводять після перевищення температури фольги температури склування сплаву.
Порівняльний аналіз з прототипом дозволяє зробити висновок про те, що заявляється спосіб зварювання вибухом аморфних металевих фольг відрізняється тим, що до фольги приєднують тоководи, нагрівають її імпульсом струму зі швидкістю нагріву більше 10 6 про /С, а підрив заряду роблять після перевищення температури фольги температури скловання металу. Таким чином, технічне рішення, що заявляється, відповідає критерію "новизна".
При швидкостях нагріву 10 6 про /З, порівнянних зі швидкістю загартування при виготовленніметалевого скла, сплав може бути нагрітий без кристалізації аж до температури плавлення. Нагрівання фольги імпульсом струму зі швидкістю понад 10 6 про /З виключає можливість кристалізації металу в процесі нагрівання.
Характер деформації аморфних сплавів може суттєво змінюватися з температурою. Відомо, що при температурах, близьких до температури склування сплаву деформації, локалізована у вузьких смугах зсуву, поступається місцем об'ємному перебігу. Крім того, при цьому суттєво підвищується пластичність матеріалу. У процесі зварювання вибухом фольги, нагрітої до температури, що перевищує температуру склування, велика пластичність і однорідність деформації матеріалу усувають розтріскування фольги, що забезпечує поліпшення якості покриття. Охолодження фольги після зварювання відбувається внаслідок хорошого теплового контакту з масивною деталлю. Швидкість охолодження при цьому не менша за швидкість загартування з розплаву при виготовленні фольги, що забезпечує збереження аморфності покриття.
Аналіз відомих технічних рішень (аналогів) у науці і техніці дозволяє зробити висновок про відсутність у них ознак, подібних до суттєвих відмітних ознак у заявляється способі і визнати заявляється рішення відповідним критерієм "суттєві відмінності".
На кресленні наведена схема запропонованого способу.
П р і м е р. Пакет, що складається з фольги 1, демпфуючої прокладки 2 і допоміжної пластини 3, встановлюють з зазором над деталлю 4, що плакується. Поверх пакета розміщують заряд вибухової речовини 5. До фольги приєднують тоководи 6. швидкістю понад 10 6 про /З. Після перевищення температури фольги температури скловання сплаву виробляютьпідрив заряду. Тиск продуктів вибуху метає пакет на деталь, що плакується. Косе зіткнення фольги з деталлю забезпечує отримання зварного з'єднання. Нагрівання фольги зі швидкістю, більшою за 10 6 про /З виключає можливість кристалізації сплаву. Краща пластичність та однорідність деформації фольги, нагрітої понад температуру склування, сприяє усуненню розтріскування та підвищенню якості покриття. Швидке охолодження нагрітої фольги масивної деталі обумовлює збереження аморфності покриття.
Пропонований спосіб здійснюють наступним чином. Проводилося зварювання вибухом швидкозагартованого аморфного сплаву К83А (Co-Fe-Si-B) у вигляді стрічки товщиною 15-20 мкм та шириною 4-7 мм. Зразок фольги масою 5-100 мг прикріплювався до демпфуючої прокладки, яка у свою чергу кріпилася до допоміжної мідної пластини. Сформований таким чином пакет встановлювався із зазором над плакованим полірованою плоскою мідною основою. Поверх пакету розміщувався заряд вибухової речовини, що представляв собою суміш амоніту N 6ЖВ із сіллю у пропорції 1:2. До фольги припаювалися тоководи і проводився нагрівання її імпульсом електричного струму. Імпульс був RC-розряд з тривалістю 100-150 мкс від розрядного конденсатора ємністю 100 мкф, напругою 1 кВ. Підрив заряду вибухової речовини проводився через 150-200 мкс від початку імпульсу струму, що забезпечувало середню розрахункову швидкість нагріву (2,5-5) х 106/С. Температура фольги, що зварюється, змінювалася в межах 500-900 про С залежно від маси зразка, що перевищувало температуру склування сплаву 500 про С. Швидкість точки контакту становила 1,8-2 км/с, розрахунковий кут нахилу фольги 6-9 про . Параметри зварювання вибиралися з урахуванням мінімізації додаткового нагрівання фольги та основи в результатівибухового впливу.
Мікрошліф зварного з'єднання має ділянку межі з'єднання аморфна стрічка - мідь, близька до прямолінійної. При цьому зв'язок покриття з основою хороший; відсутні лінії зсуву, тріщини, несуцільність покриття. На ділянках з'єднання з хвилеподібним кордоном аморфна фольга виявляє високу практичність. Розрахункова температура нагрівання 900 про З. Рентгеноструктурний аналіз показує аморфність покриття. Встановлено, що покриття зберігає аморфність до плавлення вихідної фольги. Кристалізація спостерігалася у разі, коли швидкість нагрівання була 10 4 про /З, і, очевидно, відбувалася ще до зварювання фольги з підкладкою. При нагріванні фольги до температури 450 о З зварювання фольги з підкладкою також спостерігалося. Однак тут на покритті виявляються численні смуги зсуву, спрямовані перпендикулярно до руху точки контакту. Наявність зсувної деформації призводить до появи тріщин, порушення суцільності покриття.
Таким чином, використання пропонованого способу дозволяє підвищити якість покриття шляхом усунення розтріскування фольги та забезпечує міцне і суцільне з'єднання аморфних фольг з металевими підкладками.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
СПОСОБ СВАРКИ ВЗРЫВОМ АМОРФНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ФОЛЬГ, при котором с зазором над плакируемой деталью устанавливают фольгу с размещенными над ней последовательно демпфирующей прокладкой, вспомогательной пластиной и зарядом взрывчатого вещества, который затем инициируют для метания фольги давлением продуктов взрыва, отличающийся тем, что к фольге подсоединяют тоководы, нагрівають її імпульсом струму зі швидкістю нагрівання більше 10 6o С/с, а ініціювання заряду проводять після нагрівання фольги до температури вище за температуру склування її сплаву.