Спосіб виготовлення біметалевих виробів методом зварювання вибухом

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и сварки и может быть использовано при изготовлении сваркой взрывом биметаллических изделий и, в частности, труб. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ изготовления биметаллических изделий путем сварки взрывом, включающий коаксиальную сборку плакирующей и плакируемой заготовок, размещение вдоль внутренней или внешней поверхности плакирующей заготовки основного заряда взрывчатого вещества, а также нанесение на один из торцов основного заряда инициирующего дополнительного заряда взрывчатого вещества, внутри которого размещается ДШ с последующим инициированием взрыва электродетонатором. Общим недостатком указанных способов является невозможность создания плоского фронта детонационной волны, при искривлении которого происходит нарушение условий процесса деформирования плакирующей заготовки, искривление линии фронта контакта, в результате чего изменяется волнообразование зоны сварки по сечению и длине изделия, наростает промежуточный слой фазы в зоне соединения, снижается прочность зоны сварки и качество изделия. Кроме того, требуется значительный расход взрывчатого вещества на дополнительный заряд. В основу изобретения поставлена задача разработки способа сварки энергией взрыва биметаллических изделий, в котором путем создания плоского фронта детонационной волны повышается качество сварки зоны соединения и уменьшается выделение вредных составляющих продуктов взрыва за счет снижения массы дополнительного заряда взрывчатого вещества. Поставленная задача решается тем, что в известном способе изготовления биметаллических изделий путем сварки взрывом, включающем коаксиальную сборку плакирующей и плакируемой заготовок, размещение вдоль внутренней или внешней поверхности плакирующей заготовки основного заряда взрывчатого вещества, а также нанесение на один из торцов основного заряда инициирующего дополнительного заряда взрывчатого вещества, с последующим инициированием взрыва, согласно изобретению, инициирование осуществляют с помощью лазерного импульса, диаметр пучка которого превышает максимальный диаметр основного заряда, при этом в качестве дополнительного заряда наносят в виде покрытия состав взрывчатого вещества, критическая плотность энергии которого меньше плотности энергии излучения в лазерном пучке. Предлагаемый способ сварки взрывом обеспечивает высокое качество зоны сварки за счет создания плоского фронта детонации при одновременном уменьшении количества дополнительного взрывчатого вещества. Это достигается тонким слоем чувствительного к лазерному импульсу покрытия из взрывчатого состава и при наведении пучка лазера на указанное покрытие, представляющего собой дополнительный заряд, происходит одновременное инициирование взрыва по всей поверхности торца. При этом масса покрытия взрывчатого состава, нанесенного на торец, значительно меньше, чем масса дополнительного заряда у всех известных способов. Это приводит к значительному сокращению выброса вредных веществ в атмосферу и экономии взрывчатых веществ. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена схема осуществления предлагаемого способа, когда основной заряд расположен вдоль поверхности изнутри плакирующей заготовки; на фиг.2 - схема, когда основной заряд расположен вдоль внешней поверхности плакирующей заготовки; на фиг.3 - схема, когда основной заряд расположен вдоль поверхности как изнутри, так и снаружи свариваемых заготовок. Здесь 1 - плакируемая, 2 - плакирующая заготовка, 3 - металлический стержень, 4 - основной заряд взрывчатого вещества, 5 - покрытие из взрывчатого состава - дополнительный заряд; 6 - пучок лазера, создаваемый лазерной установкой (ЛУ) - 7. Способ осуществляется следующим образом (см. например, фиг.3 при инициировании заряда, когда он расположен вдоль поверхности как изнутри, так и снаружи свариваемых заготовок); плакируемую 1 и плакирующую 2 трубные заготовки собирают коаксиально при помощи центровочных колец, внутри заготовки 2 устанавливают металлический стержень 3, между металлическим стержнем 3 и внутренней поверхностью заготовки 2, а также на наружной поверхности заготовки 1 располагают основной заряд 4. На верхних торцах основного заряда ВВ 4 наносят дополнительный слой - покрытие взрывчатого состава 5, критическая плотность энергии инициирования которого меньше плотности энергии излучения в лазерном пучке, создаваемого установкой 7 и формируемого с помощью линзы 8 и зеркала 9, и производят инициирование лазерным пучком, диаметр которого превышает диаметр покрытия. Предлагаемый способ был опробован при сварке взрывом биметаллических изделий диаметром 57мм, с толщиной стенки 6мм и длиной 300мм, наружный слой которых из меди марки М3Р диаметром 61мм, с толщиной стенки 3мм и длиной 300мм; внутренний слой из нержавеющей стали Х18Н10Т диаметром 51мм, толщиной стенки 3мм и длиной 300мм. При этом плакируемую 1 и плакирующую 2 заготовки коаксиально собирали при помощи центровочных колец. По оси внутренней 2 заготовки устанавливали металлический стержень 3. В зазор между внутренней заготовкой 2 и стержнем 3, а также вокруг наружной заготовки 1 располагали основной заряд взрывчатого вещества 4, представляющее собой смесь из аммонита 6ЖВ и аммиачной селитры ЖВ в процентном отношении 5% и 95% соответственно. На торцы основного заряда ВВ 4 непосредственно наносили покрытие из взрывчатого состава 5 толщиной 2,5мм. Для получения таких покрытий была разработана технология приготовления вязкой основы, представляющей собой суспензию порошка ВВ в растворе полимера. Полимер растворялся в хлороформе или дихлорэтане. После испарения легколетучего растворителя получалось твердое покрытие с массовой концентрацией полимера - 10%. Покрытие наносилось с помощью краскораспылителя. Критическая плотность энергии инициирования взрывчатого состава равнялась Eкр = 5 × 10-3Дж/см2. Диаметр лазерного пучка равнялся D = 83мм. В эксперименте использовали лазер ГОС-30М, работающий в режиме модуляции добротности резонатора. Длительность импульса - 25нс, энергия излучения - 0,4Дж. Этой энергии было достаточно для инициирования всей поверхности покрытия, так как плотность энергии в пучке равнялась 7,4 × 10-3Дж/см2. В результате использования предлагаемого способа получены биметаллические трубные изделия из сочетания медь М3Р - нержавеющая сталь Х18Н10Т диаметром 50мм, толщиной стенки 6мм и длиной 300мм. Полученные биметаллические изделия имели высокое качество сварной зоны и точность геометрических размеров по длине, за счет создания плоского фронта детонационной волны в заряде взрывчатого вещества. При этом масса ВВ уменьшилась на 23% по сравнению с существующими способами сварки взрывом и на 17% выброс вредных составляющих продуктов взрыва.