Устройство для легирования взрывом

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ ВЗРЫВОМ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Овчинников Владимир Ильич Шмурадко Валерий Трофимович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Устройство для легирования взрывом, включающее регулирующую опору контейнер для легирующего порошка и заряд взрывчатого вещества, отличающееся тем, что контейнер выполнен в виде полого полутороида, образуемого при вращении вокруг оси симметрии линии, описываемой уравнением кубической параболы 0,073 - 0,06226,16,ограниченной по высоте плоскостью на 0,3-0,5 от расстояния между вершинами контейнера, регулирующая опора выполнена из стальных элементов, имеющих в поперечном сечении форму трапеции, наименьшие основания которых являются хордами окружности,описывающей внутреннюю поверхность регулирующей опоры, причем величина хорды составляет 1/6-1/12 от длины окружности, а элементы регулирующей опоры скреплены между собой попарно.(56) 1. Ноздрин В.Ф., Губенко С.И., Ушеренко Упрочнение стали 081810 Т дисперсными частицами при взрывном воздействии. // Изв. вузов. Чер. металлургия. - 1991.10. - С. 60-63. 2. Исследование динамических характеристик потока легирующих частиц от кумулятивного заряда . Разработка взрывных устройств для создания потоков различной формы и геометрии. Отчет СКТБ Технолог ЛТИ. - Ленинград, 1991. - 69 с. 3. Андилевко С.К., Романов Г.С., Ушеренко С Взрывной ускоритель порошковых частиц с цилиндрической выемкой, заполненной порошком // Инженерно-физический журнал. - Т. 61. -1. - 1991. - . 46-51. Полезная модель относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для легирования взрывом, и может быть использована для получения материалов с особыми физическими и физико-механическими свойствами. Известно устройство для легирования взрывом, включающее регулирующую опору,контейнер для легирующего состава, размещенный на опоре, и обойму для заряда взрывчатого вещества 1, 2. Однако известное устройство для легирования обеспечивает получение в изделиях упрочненных зон небольшого размера (диаметром до 50 мм), что ограничивает технологические возможности процесса упрочнения. Решением, наиболее близким предложенному по технической сущности и достигаемому эффекту, является устройство для легирования взрывом, включающее недеформируемую регулируемую опору, контейнер для легирующего состава и заряд взрывчатого вещества 3. Однако указанное устройство ограничивает технологические возможности процесса легирования взрывом. Кроме того, при его использовании достаточно велик удельный расход взрывчатого вещества. Технической задачей полезной модели является расширение технологических возможностей процесса упрочнения и снижение удельного расхода взрывчатого вещества. Для достижения технической задачи в устройстве для легирования взрывом, включающем регулирующую опору, контейнер для легирующего порошка и заряд взрывчатого вещества , контейнер выполнен в виде полого полутороида, образуемого вращением вокруг оси симметрии линии, описываемой уравнением кубической параболы 0,073 0,06226,16, ограниченной по высоте плоскостью на 0,3-0,5 от расстояния между вершинами контейнера, регулируемая опора выполнена из стальных сегментов, имеющих в поперечном сечении форму трапеций, наименьшие основания которых являются хордами окружности, описывающей внутреннюю поверхность регулирующей опоры, причем величина хорды составляет 1/6-1/12 от длины окружности, а элементы регулирующей опоры скреплены между собой попарно. При высоте кумулятивной линзы меньше 0,3 от расстояния между вершинами контейнера снижается износостойкость упрочняемых изделий, а при превышения значения 0,5 резко увеличивается расход порошкового легирующего материала и наблюдается повреждение упрочняемых изделий. При величине наименьшего основания стальных элементов, составляющих регулирующую опору, более 1/6 от длины окружности, описывающей ее внутреннюю поверхность, снижается срок службы регулирующей опоры, а при величине менее 1/12 возрастает трудоемкость изготовления опоры и наблюдается пластическая деформация составляющих ее элементов, что ухудшает процесс легирования. На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, которое состоит из электродетонатора 1,соединенного с отрезками детонирующего шнура 2, заряда 3 контейнера 4 для легирующего порошка 5, установленного на плоском основании 6, регулирующей опоры 7,2 70802011.02.28 которая обеспечивает заданное расстояние между контейнером 4 и упрочняемыми изделиями 8. На фиг. 2 представлено продольное сечение регулирующей опоры, которая выполнена из стальных элементов (фиг. 3), имеющих в поперечном сечении форму трапеции, наименьшее основание которой является хордой окружности, описывающей внутреннюю поверхность регулирующей опоры, причем величина хорды составляет 1/6-1/12 от длины окружности, а элементы опоры скреплены между собой попарно. На фиг. 4 показан контейнер, который имеет в продольном сечении две полости и форму, образуемую при вращении вокруг оси симметрии линии, описываемой уравнением кубической параболы 0,073 - 0,06226,16, ограниченной по высоте плоскостью на 0,3-0,5 от расстояния между вершинами контейнера. Устройство работает следующим образом. При подрыве детонатора 1 срабатывает заряд взрывчатого вещества 3, происходит концентрация энергии на выпуклой части герметичного контейнера 4. Стенки контейнера сжимают легирующий порошок 5, который под действием импульса давления переходит в кумулятивную струю. Высокоскоростная струя легирующего порошка 5, воздействуя на изделия 8, упрочняет их за счет объемного легирования и ударно-волновой перестройки структуры. При заданной форме контейнера 4 формируемый поток легирующего порошка в поперечном сечении имеет форму кольца, подобно нижнему сечению основания полутороида. В обрабатываемом изделии 8 возникает упрочненная зона аналогичной формы. Плоское основание 6 позволяет размещать легирующий порошок 5 над обрабатываемыми изделиями 8. Элементы регулирующей опоры 7 в процессе движения высокоскоростной струи воспринимают динамическую нагрузку и обеспечивают начальный момент регулировки оптимального расстояния между контейнером 4 с легирующим порошком 5 и упрочняемым изделием 8. Пример. Легирующий порошок 32 помещали в алюминиевый контейнер, форма которого в продольном сечении описывается уравнением кубической параболы. Снизу помещали алюминиевую пластину толщиной 1 мм. Стыки герметизировали с помощью пластилина, вверху размещали заряд взрывчатого вещества. Собранный описанным способом кумулятивный заряд устанавливали соосно на регулирующей опоре,представляющей собой соединенные попарно винтами стальные элементы, имеющие в сечении вид трапеции. В качестве упрочняемых изделий использовали листы из стали ХВГ толщиной 60 мм и размерами 350350 мм. Поверхность обработанных изделий зачищали до удаления микрократеров (снимали слой толщиной 0,5 мм) и из упрочненной зоны вырезали образцы размерами 101060 мм, которые термообрабатывали по стандартному для стали ХВГ режиму (закалка в масле с температурой 83010 С, отпуск при 15010 С), после чего испытывали на износостойкость при трении об абразивный диск,причем истирание осуществляли со стороны упрочненного торца. Одновременно испытывали образцы, упрочненные с использованием устройства, аналогичного прототипу. При этом зарядсоставлял 200 г, образцы, режим термообработки и условия испытаний были такие же, как в случае применения предлагаемого устройства. Результаты, полученные при испытаниях, представлены в таблице. Упрочненные зоны в изделиях, обработанных с использованием предлагаемого устройства, имеют кольцевую форму. Наружный диаметр зоны равен 175 мм, а внутренний 55 мм. Площадь упрочненной поверхности превышает аналогичную характеристику при обработке с использованием устройства прототипа в 6 и более раз. Количество взрывчатого вещества, используемого для формирования потока порошка, в расчете на единицу упрочняемой поверхности, ниже в 1,8 раза по сравнению с прототипом. Предлагаемое устройство может быть использовано для упрочнения крупногабаритных изделий слож 3 70802011.02.28 ной формы, например долбяков и шестерен, что расширяет технологические возможности процесса упрочнения. Как видно из данных, приведенных в таблице, техническая задача достигается в случае,если высота контейнера для порошка составляет 0,3-0,5 от расстояния между вершинами контейнера, а наименьшие основания элементов регулирующей опоры являются хордами окружности, описывающей внутреннюю поверхность, причем хорды составляют 1/6-1/12 от длины окружности и элементы регулирующей опоры скреплены между собой попарно(примеры 2-4, 7, 8 таблицы). При этом по сравнению с прототипом увеличивается износостойкость упрочняемых изделий на 12-19 , увеличивается площадь единовременно упрочняемой поверхности в 6 раз, снижается расход взрывчатого вещества на единицу упрочняемой поверхности в 1,8 раза. Отношение Отношение длины наименьшего Относительнаявысоты коноснования в поперечном сечении износостойобтейнера элементов регулирующей опоры кость упрочраз- к расстоянию к длине окружности, описывающей ненных ца между его внутреннюю поверхность регулиобразцов вершинами рующей опоры 1 0,2 1/8 0,90 2 0,3 1/8 1,12 3 0,4 1/8 1,18 4 0,5 1/8 1,19 5 Изделия растрескались Снижается срок службы регулирующей опоры в 2,2 раза Опора растрескивается после 2-х подрывов прототип Таким образом, предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом (он же базовый объект) обеспечивает технико-экономические преимущества позволяет единовременно создавать в стальных заготовках упрочненные зоны кольцевой формы, то есть расширяет технологические возможности, так как обеспечивает обработку деталей типа долбяков и шестерен увеличивает единовременно упрочняемую поверхность в 6 раз уменьшает расход взрывчатого вещества на единицу упрочняемой поверхности в 1,8 раза. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5