Способ нанесения взрывом изображения на металлическую поверхность
METHOD FOR APPLYING AN EXPLOSION IMAGE TO A METAL SURFACE

Область техники
Изобретение относится к процессам получения изображения на поверхности металлических пластин. Более конкретно нанесение изображения происходит путем воздействия на поверхность пластины взрывом. Техническое решение может быть использовано в процессах одновременной сварки, штамповки и нанесения изображения, а так же в художественном промысле.
Предшествующий уровень техники
Известен способ, описанный в авторском свидетельстве №1729823 «Способ осуществления гравирования изображения преимущественно на металлических поверхностях», МПК: В44С 1/22; заявка: №4865271, приоритет 16.07.1990; опубликовано 30.04.1992, авторы: Игнатченко Андрей Викторович (RU), Сагидуллин Габдулла Гайфуллович (RU), Макаров Александр Вячеславович (RU), Лукша Егор Валентинович (RU), Шакиров Рифхат Мидхатович (RU), Баранов Вячеслав Юрьевич (RU), Штефан Валерий Михайлович (RU).
Способ осуществления гравирования изображения преимущественно на металлических поверхностях, заключающийся в размещении на поверхности трафарета и взрывчатого вещества для его последующего инициирования, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изображения, перед инициированием взрывчатого вещества между последним и трафаретом размещают защитную прокладку для предотвращения прямого воздействия взрывчатого вещества на обрабатываемую поверхность.
Существенные признаки, общие с признаками изобретения: нанесение изображения на металлических поверхностях, размещении на поверхности трафарета и взрывчатого вещества для его последующего инициирования.
Недостатком данного изобретения является то, что в конструкции узла используется заряд ВВ значительной толщины 4 мм, из-за чего необходимо устанавливать защитные прокладки, которые могут способствовать ухудшению качества получаемого изображения. Кроме того, способ не позволяет наносить изображение на медные и стальные заготовки. В конструкции узла отсутствует крепление металлической заготовки, что приводит к тому, что после инициирования пластина взлетает и испытывает сильные удары о поверхность преграды и окружающие объекты. Особенно сильно ударные дефекты могут проявляться при работе во взрывной камере вследствие соударений пластины со стенками камеры.
В качестве прототипа было выбрано техническое решение, описанное в патенте РФ №2030300 «Способ гравирования изображения преимущественно на металлических пластинах», МПК: В44С 1/22; заявка: №4930754/12, приоритет 23.04.1991; опубликовано 10.03.1995, авторы: Игнатченко Андрей Викторович (RU), Макаров Александр Вячеславович (RU), Сагидуллин Габдулла Гайфуллович (RU). Патентообладатели: Игнатченко Андрей Викторович (RU), Макаров Александр Вячеславович (RU), Сагидуллин Габдулла Гайфуллович (RU).
Способ гравирования изображения преимущественно на металлических пластинах, заключающийся в размещении пластины на преграде, размещении на поверхности пластины трафарета, защитной прокладки и взрывчатого вещества для его последующего инициирования, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изображения, на взрывчатое вещество устанавливают плоскую плиту с возможностью перекрытия всей поверхности пластины, а массу G плиты выбирают из условия 20М ≤ G ≤ 1000М, где М - масса взрывчатого вещества.
Существенные признаки, общие с признаками изобретения: нанесение художественного изображения на металлических пластинах, размещение на поверхности пластины трафарета, взрывчатого вещества.
По сравнению с приведенным выше аналогом, для избавления от его недостатков в конструкцию узла была введена массивная, плоская металлическая плита для удержания металлической поверхности. Недостаток - увеличение материалоемкости узла для способа. Кроме этого, в конструкции узла необходимо устанавливать дополнительные защитные прокладки, которые могут способствовать ухудшению качества получаемого изображения. При этом последовательными взрывами добиться качественных рисунков не удается. Описанным способом для нанесения изображения на пластину с двух сторон требуется увеличение массы металлической плиты и размещение еще одной защитной прокладки.
Раскрытие изобретения
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание способа получения более качественного художественного изображения с одновременным упрощением конструкции экспериментального узла.
Технический результат, достигаемый при решении этой задачи, заключается в снижении разрушающего воздействия взрыва достаточного для нанесения изображения, но недостаточного для разрушения самой пластины.
Технический результат достигается тем, что способ нанесения взрывом изображения на металлическую поверхность, заключающийся в закреплении пластины на неподвижной поверхности, размещении на поверхности пластины трафарета с изображением, размещении взрывчатого вещества на поверхности трафарета, после чего происходит инициирование подрыва, согласно изобретению в качестве материала пластины используют медь, или латунь, или алюминий, или бронзу, или нержавеющую сталь. Трафарет выполняют из прозрачного листа ПВХ толщиной 0,2..0,3 мм, в котором вырезают контур будущего изображения, с образованием сквозных отверстий. Запрессовывают в отверстия высокодисперсный абразивный металлический порошок с размером частиц 50…100 мкм слоем толщиной, равной толщине трафарета, укладывают слой пластичного взрывчатого вещества на основе высокодисперсного тэна толщиной от 0,4 мм до 0,6 мм. Инициируют подрыв. После подрыва поверхность полученной пластины полируют до зеркального состояния.
Совокупность существенных признаков позволяет снизить разрушающее воздействие взрыва достаточное для нанесения изображения, но недостаточное для разрушения самой пластины. Это позволяет решить задачу получения более качественного художественного изображения с одновременным упрощением конструкции экспериментального узла.
краткое описание фигур чертежа
На фиг. 1 показана схема экспериментального узла.
На фиг. 2 показана таблица, описывающая влияние толщины трафарета на качество рисунка.
На фиг. 3 показана таблица, описывающая влияние толщины ленты пластичного ВВ на качество рисунка и степень повреждения пластины.
Варианты осуществления изобретения
Как показано на фиг. 1, экспериментальный узел для нанесения взрывом изображения на металлическую поверхность состоит из неподвижной поверхности в виде приспособления для крепления 1, в котором размещена металлическая пластина 2, сверху на ней закреплен трафарет 3, в пазах трафарета размещен высокодисперсный порошок 4. На трафарете 3 расположена лента 5 пластичного взрывчатого вещества (ВВ) на основе тэна толщиной от 0,4 мм до 0,6 мм, на которой сверху размещают электродетонатор 6.
2
2
4
Тэн - тетранитропентаэритрит, или пентаэритрита тетранитрат. Химическая формула C(CHONO) (А.Г. Горст книга «Пороха и взрывчатые вещества», изд. «Машиностроение»; Москва, 1972). Тэн - Мощное бризантное взрывчатое вещество. Чувствителен к удару. (Википедия).
По сравнению с прототипом, в котором для повышения качества получаемого изображения используют массивную плиту и защитные прокладки, в предлагаемом техническом решении отпадает необходимость в их использовании. Это происходит за счет специально разработанного пластичного ВВ на основе тэна толщиной от 0,4 мм до 0,6 мм. Таким образом, происходит упрощение и облегчение конструкции экспериментального узла.
Были проведены эксперименты, где в качестве материала пластины 2 использовали медь, или латунь, или алюминий, или бронзу, или нержавеющую сталь. По сравнению с прототипом, в котором использованы медные или алюминиевые пластины, в предлагаемом техническом решении используется более широкий круг материалов, на которых получаются изображения высокого качества.
Расширение перечня используемых материалов является неожиданным техническим эффектом, который проявляется при использовании пластичного взрывчатого вещества на основе высокодисперсного тэна толщиной от 0,4 мм до 0,6 мм.
Способ нанесения художественного изображения на пластине взрывом реализуется следующим образом.
Собирают экспериментальный узел (фиг. 1) для нанесения изображения. На неподвижную поверхность в виде приспособления для крепления 1 укладывают и закрепляют металлическую пластину 2. Сверху на пластину 2 укладывают и закрепляют трафарет 3 с изображением. Трафарет 3 выполняют из листа толщиной 0,2..0,3 мм, в котором вырезают контур будущего изображения, с образованием сквозных отверстий. В экспериментах использовали листы ПВХ и картона, которые показали приблизительно одинаковое качество. Можно использовать листы и из других материалов.
Были проведены исследования влияния толщины трафарета на качество рисунка. Результаты этих исследований приведены в таблице 1 (фиг. 2). Из таблицы видно, что наилучшее качество рисунка получается при толщине трафарета 0,2..0,3 мм.
На поверхности трафарета 3, в его сквозные прорези укладывают высокодисперсный абразивный металлический порошок 4. Были проведены исследования влияния размера частиц порошка 4 на качество рисунка. Результаты показали, что наилучшее качество рисунка получается при использовании порошка 4 с размером частиц 50…100 мкм. Порошок 4 выравнивают на поверхности трафарета 3, запрессовывают его, излишки порошка 4 убирают с поверхности трафарета 3. Сверху на трафарет 3 укладывают слой пластичного ВВ 5 в виде ленты, на который сверху размещают электродетонатор 6.
Инициируют подрыв ВВ 5. Возникает скользящая детонационная волна, которая проходит через трафарет 3, заполненный порошком 4. Трафарет 3 при этом разрушается, а порошок 4 под действием детонационной волны внедряется в поверхность пластины 2, повторяя контур трафарета 3. В результате на поверхности пластины 2 получается рисунок из углублений от воздействия порошка 4.
В результате проведенных экспериментов, результаты которых приведены в таблице 2 (фиг. 3), была установлена оптимальная толщина ленты пластичного ВВ 5, при которой воздействие взрыва недостаточно для разрушения самой пластины 2, но достаточно для качественного нанесения изображения.
После подрыва полученная поверхность пластины 2 покрыта продуктами взрыва, поэтому ее полируют до зеркального состояния. Такая полировка не нарушает полученного рисунка, что подтверждает качество художественного изображения.
После одного подрыва при необходимости можно нанести изображение на обратную сторону пластины. Для этого переворачивают пластину 2, сверху на нее размещают трафарет 3, запрессовывают порошок 4 металла, в отверстия трафарета 3. Далее укладывают ВВ 5, повторно инициируют подрыв и получают изображение на обратной поверхности пластины 2.
Допускается организовать получение изображения сразу на двух сторонах металлической пластины 2. Для этого необходимо собрать экспериментальный узел таким образом, что бы оба трафарета 3 с высокодисперсным порошком 4 прилегали одновременно к обеим сторонам пластины 2, а с внешней стороны пластин 2 прикреплены были ленты 5 и детонатор 6.
Достигаемый технический результат обеспечивается не только наличием известных отличительных признаков, но и зависит от взаимодействия их с другими существенными признаками заявляемого способа, что позволяет ему расширить свои функциональные возможности и обеспечить высокий технический результат по сравнению с прототипом.
Технический результат заключается в снижении разрушающего воздействия взрыва достаточного для нанесения изображения, но недостаточного для разрушения самой пластины. Это позволяет решить задачу создания способа нанесения художественного изображения на пластине взрывом с более качественным художественным изображением с одновременным упрощением конструкции экспериментального узла.
Неожиданным результатом явилось расширение круга материалов, на которых получаются изображения высокого качества по сравнению с прототипом.
Расширенная функция, обеспечиваемая отличительными признаками, и получение неожиданного результата от использования этих признаков в совокупности с другими признаками, свидетельствует о соответствии предлагаемого технического решения критерию "изобретательский уровень".
При проведении анализа уровня техники, включающего поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявлении источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, тождественными всем существенным признакам данного изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».
Промышленная применимость
Возможно использование изобретения в машиностроении, металлургии, атомной промышленности в процессах одновременной сварки, штамповки и нанесения изображения взрывом. Так же возможно использование изобретения в художественном промысле.
Способ был реализован из известных на сегодняшний день материалов и на имеющемся оборудовании. Были проведены испытания предложенного способа. Полученные результаты подтвердили заявленный технический результат и доказывают работоспособность и промышленную применимость способа нанесения изображения на пластине взрывом.