Способ получения многослойных труб сваркой взрывом

 

Использование: при изготовлении многослойных труб и трубчатых переходных элементов, работающих при повышенных температурах и термоциклировании. Сущность изобретения: качественное многослойное соединение получают сваркой взрывом через промежуточную прослойку, выполненную из листа, свернутого в спираль с зазором между витками. Спираль выполняют из биметаллического или многослойного листа, двух и более листов, не соединенных между собой, а также с использованием нескольких спиралей, свариваемых по длине. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технологии сварки и может быть использовано при изготовлении многослойных труб и трубчатых переходных элементов, работающих при повышенных температурах и термоциклировании.

Известны способы получения биметаллических труб сваркой взрывом, основанные на непосредственном соединении их между собой (Крупиц А.В. Соловьев В.Я. и др. Деформация металлов взрывом. М. Металлургия, 1991, с. 230). Одним из недостатков данных способов является то, что при сварке взрывом труб из разных материалов возможно образование интерметаллидов в зоне соединения, которые значительно снижают прочность соединения.

Известен способ получения биметаллических труб сваркой взрывом через промежуточную цилиндрическую прослойку, при котором трубные заготовки располагают коаксиально (Сб. Применение энергии взрыва для сварки и резки металлов, получения новых материалов и упрочнения деталей. М. 1968, с. 35).

Недостатками данного способа являются трудоемкость изготовления тонкостенных труб, сложность центровки относительно свариваемых труб. При необходимости получения многослойной композиционной стенки трубы нужно специально изготавливать несколько тонкостенных труб разного диаметра.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения биметаллических труб сваркой взрывом (авт. св. СССР N 816044, кл. В 23 К 20/08).

По данному способу, принятому за прототип, в зазор между свариваемыми трубами помещают промежуточную прослойку, состоящую из колец обоих соединяемых материалов, расположенных поочередно. На поверхности наружной трубы собранной заготовки устанавливают кольцевой заряд ВВ и инициируют его.

Недостатком способа является большая трудоемкость при изготовлении колец. Способ не позволяет получить качественное многослойное соединение с более чем двумя слоями, так как, если по данному способу в зазоре устанавливать несколько прослоек из колец разного диаметра, то при сварке взрывом качественное соединение получить затруднительно из-за захлопывания воздуха между кольцами соседних прослоек по границе раздела в прослойке.

Результатом изобретения является изготовление качественного многослойного соединения трубчатой формы.

Поставленная задача достигается тем, что между трубными заготовками располагают промежуточную прослойку из свернутого в спираль листа с зазором между витками. Требуемая многослойность соединения обеспечивается количеством витков спирали. Зазоры между витками спирали и стенками свариваемых труб позволяют обеспечить при взрывном нагружении косое соударение стенок труб и витков спирали, необходимое для образования качественного сварного соединения. В случае сварки труб из материалов, образующих интерметаллиды, для получения качественного соединения необходимо использовать спираль из биметаллических и многослойных листов, а также из двух и более листов, не соединенных между собой. Для получения многослойных труб с разными свойствами в зоне сварки по длине трубы предлагается устанавливать несколько спиралей из различных материалов.

На фиг. 1 показана схема изготовления спирали из листа; на фиг.2 схема расположения спирали свариваемых трубных заготовок, заряда ВВ относительно друг друга; на фиг.3 сечение А-А на фиг.2.

Листовая заготовка 1 (фиг.1) сворачивается в спираль 2 относительно оси 3 с витками 4 и зазорами 5 между спиральными поверхностями 6. Спираль 2 (фиг. 2) устанавливают в зазор 7 между свариваемыми трубными заготовками 8 и 9 с фиксацией зазоров 10 и 11 (фиг.3) между спиралью и свариваемыми поверхностями 8 и 9 фиксаторами 12. В спирали 2 витки 4 расположены с зазором 5. Сборка из трубных заготовок 8 и 9 и спираль 2 надевают на оправку 13, затем устанавливают на технологическую пластину 14, сверху закрывают корпусной крышкой 15 и вокруг располагают цилиндрический заряд ВВ 16 соосно сборке и инициируют детонатором 17.

Пример конкретного исполнения. На стальную оправку из Ст.3, выполненную в виде стержня диаметром 18 мм, длиной 200 мм, покрытого по цилиндрической поверхности защитным слоем дисульфид-молибдена, устанавливали титановую трубку диаметром 20х1 мм (BTI-O), длиной 200 мм, коаксиально ей располагали алюминиевую трубку диаметром 34х2 мм с зазором между трубами в 5 мм по радиусу. Спираль изготавливали из медной листовой фольги длиной 350 мм, шириной 200 мм и толщиной 0,5 мм. По длине медная листовая заготовка сворачивалась в спираль с внутренним диаметром 19,5 мм, наружным 29,5 мм и высотой 200 мм. Спираль состояла из пяти витков с зазором между ними 0,5 мм. Полученную спираль помещали между титановой и алюминиевой трубками. Между начальным и конечным витками спирали титановой и алюминиевой трубок устанавливали зазор 0,5 мм.

Ни наружной поверхности алюминиевой трубки располагали цилиндрический заряд ВВ (смесь аммонита 6ЖВ с селитрой) весом 500 г, который инициировали с помощью детонирующего шнура и электродетонатора.

В результате сварки взрывом была получена монолитная многослойная трубка с внутренним диаметром 18 мм, наружным 30,4 мм и толщиной титанового слоя 1 мм, медного 2,7 мм и алюминиевого 2,5 мм. Длина составляла 200 мм.

Формула изобретения

1. Способ получения многослойных труб сваркой взрывом, при котором трубные заготовки и заряд взрывчатого вещества располагают коаксиально, отличающийся тем, что между трубными заготовками располагают промежуточную прослойку из свернутого в спираль листа с зазором между витками.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что спираль выполняют из биметаллического листа.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что спираль выполняют из многослойного листа.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что спирали выполняют из по меньшей мере двух не соединенных между собой листов.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что спираль выполняют из нескольких частей, состыкованных по длине трубных заготовок.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3