Способ компактирования взрывом быстрозакаленных материалов

 

Изобретение относится к высокоэнергетической обработке материалов давлением, в частности к способам компактирования взрывом. Цель изобретения - повышение плотности полученных изделий. На рулон 1, состоящий из навитой аморфной фольги с торцами, закрытыми заглушками 3, 4, воздействуют давлением продуктов детонации взрывчатого вещества 5, размещенного в оболочке 6. Воздействие осуществляют в специальном режиме, обеспечивающем деформацию фольг по линиям локализованного сдвига. При этом обеспечивается высокая плотность компактированного материала. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к высокоэнергетической обработке материалов давлением, в частности к способам компактирования взрывом быстрозакаленных материалов. Целью изобретения является повышение плотности полученных изделий за счет использования заряда, обеспечивающего смещение фольги по линиям локализации сдвига. На фиг. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг.2 - микрошлиф компактированного образца из фольг с локализацией сдвига; на фиг.3 - схема геометрических соотношений между параметрами прессования и параметрами сдвиговой локализации. Способ осуществляется следующим образом. Рулон 1, состоящий из навитой на стержень 2 аморфной фольги с закрепленным концом, закрывают технологическими заглушками 3, 4 во избежание попадания продуктов детонации взрывчатого вещества между слоями фольги. Вокруг рулона располагают заряд взрывчатого вещества 5 в оболочке 6. Заряд инициируют электродетонатором 7. Компактирование ведут в режиме, при котором фольги деформируются по линиям локализованного сдвига (фиг. 2), по которым происходит сцепление соседних фольг и этим достигается высокая плотность образца как целого. Параметром, определяющим характер локализации, является амплитуда сдвига ε, которая вычисляется по следующей формуле ε= 0,2 где t - начальная толщина слоя фольги; R - внешний радиус оболочки; ρ_о - плотность намотки фольги; N - число сдвигов, находится по данным микроструктурного анализа шлифов поперечного сечения образца. Если пренебречь изменением длины внешнего контура образца из аморфных фольг в процессе компактирования (что справедливо для большинства аморфных сплавов из-за их высокой прочности и малой пластичности) и учесть, что ε ≪ , ≪ 1, то можно считать, что A = 2 , a A = 2 (фиг.3), тогда связь между радиусами R и R₁ (радиус образца до и после компактирования) будет R = R Учитывая, что конечная плотность для практически важных режимов компактирования близка к теоретической ρ_м, имеем R²K=R², где K= - + 1 - , где ρ_о- плотность намотки фольги, получаем + 1 - = 1 - cos α где α- угол сдвига, распространяющегося через весь массив компакта (40-50^о) к касательной оболочки. Если выразить через начальную толщину слоя фольги r=R-t, то t2- 1- = N · · cos α . Учитывая, что cos α ~ 0,7; K_o= , ε=α(H)N, где α(H) = · a l_o -величина порядка ширины фронта ударной волны в компактируемом материале;
а - константа, зависящая от свойств материала и для известного класса аморфных металлических сплавов (2 НСР, 71 КНСР, 10 НСР, 9 КСР, Vitro-Vac 0080), равна 3х10^-4. Таким образом
ε²= откуда H = Подставив значение ε, при котором достигается максимальная плотность, получаем толщину слоя взрывчатого вещества, при котором изделие с требуемой прочностью обладает максимальной плотностью
H = ,мм где l - толщина стенки контейнера, мм;
t - начальная толщина обрабатываемого материала, мм;
R - наружный радиус обрабатываемого материала, мм;
К_о - отношение плотности обрабатываемого материала к теоретической плотности. П р и м е р. На фторопластовый стержень диаметром 8 мм навивалась фольга из сплава 71КНСР (Co₅₈˙Ni₁₀˙Fe₅˙Si₁₁˙B₁₆) Ту 14-1-3969-85 шириной 50 мм и толщиной 30 мкм до наружного диаметра 18 мм с плотностью навивки 75% от теоретической плотности материала фольги. Конец фольги крепили клеем К-88. Рулон с навитой фольгой закрывали заглушками из Ст.3 и размещали в картонной оболочке диаметром 50 мм с зарядом сыпучего (аммонит 6ЖВ) ВВ. Компактирование проводилось во взрывной камере. Измерение прочности на сжатие полученных компактов из фольг приведены в таблице, где амплитуда сдвига ε представлена в единицах толщин фольги h. Погрешность измерения ±0,5 кг/мм². Из таблицы видно, что оптимальным по прочности для цилиндрических изделий является режим компактирования, вызывающий локализацию сдвига амплитудой 2-4 размера толщины фольги. После механической обработки скомпактированных изделий проводили измерения их свойств в партии из 10 штук и их сравнение с аналогичными образцами, полученными по схеме, взятой из прототипа. Размеры образцов: диаметр 14,5, толщина стенки 3 мм и высота 40 мм. Плотность компактов, полученных по известному способу, составила 96,5±0,65% при погрешности экспериментов ±0,55% и погрешности измерений ±0,1%. Плотность компактов, полученных по способу согласно изобретению, составила 99,3±0,3% при погрешности эксперимента ±0,2% и погрешности измерений ±0,1%.

Формула изобретения

СПОСОБ КОМПАКТИРОВАНИЯ ВЗРЫВОМ БЫСТРОЗАКАЛЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в размещении исходного обрабатываемого материала в цилиндрическом контейнере с заглушками, расположенными со стороны торцов последнего, установке снаружи контейнера заряда взрывчатого вещества, его инициировании и воздействии на обрабатываемый материал давлением продуктов детонации взрывчатого вещества, отличающийся тем, что, с целью повышения плотности получаемых изделий, в качестве исходного обрабатываемого материала используют фольгу, а толщину слоя заряда взрывчатого вещества выбирают из соотношения

где t - начальная толщина обрабатываемого материала;
R - наружный радиус обрабатываемого материала;
K₀ - отношение плотности обрабатываемого материала к теоретической плотности;
l₀ - ширина фронта ударной волны, равная 4-5 толщинам фольги;
l - толщина стенки контейнера.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 23-2001

Извещение опубликовано: 20.08.2001        

---