СХЕМА СОЕДИНЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЛИСТОВ

Полезная модель относится к технологии сварки взрывом и может быть использована при изготовлении биметаллических заготовок из разнородных металлов для узлов химического аппаратостроения, носовых частей корпусов ледоколов и т.д. при толщине плакирующего слоя свыше 10 мм.
Известна схема сварки взрывом, в которой основной лист из стали устанавливают на песчаную опору, зачищают до металлического блеска и обезжиривают. Плакирующий лист устанавливают с нависанием и с зазором на основной лист, после чего на плакирующем листе устанавливают накладной заряд взрывчатого вещества с генератором плоского фронта. Там же приводятся рекомендации по расчету нависаний плакирующего листа (Крупин А.В. и др. Деформация металлов взрывом. - М.: Металлургия, 1975 с.153-155).
При использовании данной схемы в полученном соединении присутствуют сколы и надрывы плакирующего слоя, а также краевые непровары. Кроме того при толщине плакирующего листа свыше 10 мм в нем необходимо делать пазы повторяющие контур основного листа для лучшего отделения нависания. Данная схема приводит к излишнему расходу дорогостоящего плакирующего материала.
Известна схема соединения крупногабаритных биметаллических листов (патент на полезную модель РФ №96050, МПК B23K 20/08, опубл. 20.07.2010), в которой над плакируемым листом с зазором и нависанием установлен плакирующий лист с размещенным на нем слоем заряда взрывчатого вещества, отличающаяся тем, что электродетонатор расположен снаружи заряда на середине кромки плакирующего листа. При реализации данной схемы сварки взрывом кромки получаемого биметалла нуждаются в дополнительной механической обработке, и расходуется дорогостоящий материал плакирующего слоя.
Наиболее близким к изобретению является сборка для получения сваркой взрывом биметаллического соединения (патент РФ, №2116178, B23K 20/00, опубл. 27.07.1998 - прототип), содержащая плакируемый лист и установленный над ним с зазором с помощью фиксатора плакирующий лист с размещенным на нем зарядом взрывчатого вещества.
Недостатками данной сборки является то, что плакирующий лист больше плакируемого, что приводит к наличию сколов, надрывов плакирующего листа, появлению краевых непроваров, излишнему расходу дорогостоящего плакирующего материала. Кроме того в условиях полигона при сварке взрывом не всегда представляется возможным использовать ровную твердую опору, на которую устанавливается сборка, что не обеспечивает постоянство зазора между пластинами.
Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемой полезной модели, заключается в получении ровной кромки по всему периметру у сваренного взрывом биметалла без сколов и надрывов плакирующего листа, а также в отсутствии краевых непроваров. Кроме того экономится дорогостоящий материал плакирующего слоя.
Технический результат достигается тем, что сборка для получения сваркой взрывом биметаллического соединения, содержащая плакируемый лист и установленный над ним с зазором с помощью фиксатора плакирующий лист с размещенным на нем зарядом взрывчатого вещества, включает технологические пластины, установленные по периметру плакирующего листа, соединенные между собой в одно целое в виде рамки, и установленные на рамке фиксаторы для ее удержания на плакирующем листе, при этом плакирующий лист равен по размеру плакируемому, а ширина технологических пластин выбрана из условия обеспечения необходимой величины их нависания над плакируемым листом с каждой его стороны.
Причем фиксаторы выполнены в виде скобы, имеющей две лапки различной длины, расстояние между которыми равно толщине технологической пластины, причем длина большей лапки превышает ширину технологической пластины на 3-5 мм, а длина меньшей равна 3-5 мм.
1
2
Использование плакирующего и плакируемого листов равных по размеру исключает сколы и надрывы при отделении нависания. Установка технологических пластин по всему периметру обеспечивает необходимые условия для протекания процесса детонации на краях плакирующего листа. Соединение технологических пластин в одно целое в виде рамки позволяет надежно удерживать ее на плакирующем листе при помощи фиксаторов. Использование фиксаторов в виде скоб, имеющих две лапки различной длины оптимально для данной схемы. При длине l большей лапки превышающей ширину технологической пластины на 3-5 мм, фиксатор ложится на плакирующий лист, что обеспечивает удержание рамки на плакирующем листе. При длине более 5 мм существует вероятность повредить кромку плакирующего листа лапкой фиксатора в процессе детонации взрывчатого вещества, а при длине менее 3 мм, не обеспечивается надежного закрепления рамки. Короткой лапкой фиксатор удерживает рамку за нижнюю сторону, ее длина l 3-5 мм обеспечивает надежную фиксацию рамки. Длина короткой лапки менее 3 мм фиксацию уже не обеспечивает, а увеличение длины свыше 5 мм приводит к излишнему расходу металла.
Таким образом, данная схема соединения биметаллических листов позволяет получить ровную кромку по всему периметру у сваренного взрывом биметалла без сколов и надрывов плакирующего листа и обеспечить отсутствие краевых непроваров. Кроме того экономится дорогостоящий материал плакирующего слоя.
На фиг. 1 представлена схема сборки пакета под сварку взрывом; на фиг. 2 - вид сверху на фиг. 1.
Схема соединения осуществляется следующим образом.
Над плакируемым листом 1 (фиг. 1) с зазором устанавливают плакирующий лист 2. По периметру располагают технологические пластины 3, соединенные между собой в одно целое в виде рамки, ширина сторон которой обеспечивает необходимые величины нависаний, при этом на рамке установлены фиксаторы 4, удерживающие ее на плакирующем листе. На плакирующем листе и установленной рамке располагают заряд взрывчатого вещества 5, инициируемый при помощи электродетонатора 6.
Применение предлагаемой схемы исключает наличие сколов и надрывов плакирующего слоя по всему периметру получаемого биметалла, позволяет избежать краевых непроваров, значительно снижает расход дорогостоящего материала плакирующего листа.
Пример конкретного использования.
В качестве плакируемой стальной заготовки 1 использовали лист толщиной 150 мм из стали марки 09Г2С. В качестве плакирующей заготовки 2 применяли лист монели толщиной 20 мм марки НМЖМц28-2,5-1,5. Технологические пластины, соединенные между собой в одно целое в виде рамки 3 выполнялись из стали 3, для каждой стороны выбиралась своя ширина стороны рамки (фиг. 2) согласно рекомендациям авторов (Лысак В.И., Кузьмин С.В. Сварка взрывом. - М.: Машиностроение - 1, 2005, с. 58-59), у которых обобщены данные расчетно-экспериментальных исследований по определению периферийных нависаний, которые в общем виде сводятся к соотношениям:
н
б
к
L≈(1…3)H; L≈H; L≈(0,5…0,75)H,
н
б
к
где L, L, L - величины начального, бокового и конечного нависаний; H - высота накладного заряда взрывчатого вещества.
На рамку устанавливались фиксаторы 4 из стали, удерживающие ее на плакирующем листе, которые выполнялись в виде скобы, имеющей две лапки различной длины, расстояние между которыми равнялось толщине технологической пластины, причем длина большей лапки превышала ширину технологической пластины на 3-5 мм, а длина меньшей равнялась 3-5 мм.
В качестве взрывчатого вещества 5 использовали смесь аммонита 6ЖВ с кварцевым песком, которая инициировалась при помощи электродетонатора 6.
Поверхности соединения зачистили до металлического блеска и обезжирили ацетоном. Плакирующий лист из монели установили при помощи крана на плакируемый через фиксаторы зазора. Технологические пластины, соединенные между собой в одно целое в виде рамки, установили вручную на плакирующий лист и закрепили необходимым количеством фиксаторов.
Заряд взрывчатой смеси уложили равномерным слоем требуемой толщины на поверхности плакирующего листа и технологических пластин. Установили электродетонатор и произвели инициирование заряда BB.
Плакируемый лист 1 из стали и плакирующий лист 2 из монели соединились, обеспечив необходимую прочность сцепления слоев, без сколов и надрывов плакирующего листа по всему периметру, краевых непроваров выявлено не было, за счет использования меньшего по размеру плакирующего листа удалось сэкономить дорогостоящий материал.