RS59811B1

RS59811B1 - Postupak za međusobno spajanje najmanje dva metalna predmeta obrade putem eksplozijskog zavarivanja

Info

Publication number: RS59811B1
Application number: RS20200032A
Authority: RS
Inventors: Petrus Johannes Schoorl
Original assignee: Volkerwessels Intellectuele Eigendom B V
Priority date: 2013-10-14
Filing date: 2014-10-14
Publication date: 2020-02-28
Also published as: US9796043B2; US20160263695A1; LT3057734T; NL2011608A; NL2011608C2; ES2775574T3; CY1122623T1; SI3057734T1; HUE048068T2; SMT202000136T1; HRP20200206T1; EP3057734B1; PT3057734T; DK3057734T3; PL3057734T3; WO2015057060A1; EP3057734A1

Description

OBLAST PRONALASKA

Pronalazak se odnosi na postupak međusobnog spajanja najmanje dva metalna predmeta obrade putem eksplozijskog zavarivanja.

Da bi se predmetima obrade, na primer cevima, obezbedila otpornost na koroziju, vrši se njihovo oblaganje slojem visokolegiranog čelika. Hrom-nikl legure su naročito popularne za ovu svrhu.

Ovakav zaštitni sloj se tradicionalno formira putem elektrolučnog zavarivanja. Značajan nedostatak ovog postupka je to što se oba materijala tope, čime legura gubi neke od svojih karakteristika. Dalje, legura ima tendenciju ka odvajanju, što ima dodatni negativni uticaj na njene karakteristike. Kod tradicionalnog postupka elektrolučnog zavarivanja, neizostavno se pojavljuje takozvana treća faza; faza u kojoj su oba materijala pomešana i u kojoj se usled separacije nalaze karbidi i šupljine, koji su u izvesnoj meri porozni. Ova treća faza, kao i njena bliža okolina, se obično nazivaju Zona Uticaja Toplote (ZUT). Međutim, postoji fuzija oba materijala i na nivou metalurške rešetke.

Dvofazna veza između metala je idealna za zadržavanje karakteristika oba materijala. Metalurška veza se ovde formira na liniji spoja dva materijala, dok je metalurgija dva materijala nepromenjena sa obe strane ove linije. Važno je da zaista postoji metalurška veza; tehnologije raspoložive na tržištu, kao što su koekstruzija i valjano zavarivanje (roller cladding) takođe tvrde da ostvaruju metaluršku vezu. Ovde je mnogo više slučaj da su dva materijala spojena na površini. Na testovima zatezne čvrstoće, na liniji spoja ove veze padaju daleko pod granicu elastičnosti oba materijala.

Međutim, dvofazna veza se ostvaruje na metalurškom nivou putem eksplozijskog zavarivanja. Pri ovom postupku zavarivanja, dva metala se pritiskaju jedan ka drugom pod ekstremno visokim pritiskom progresivne eksplozije.

Pošto se ostavlja prostor prilikom pripreme postupka, strana na kojoj se postavlja eksploziv imaće izvesno vreme da ubrzava, nakon detonacije eksploziva, i udariće u materijal na drugoj strani pri veoma velikoj brzini. Pošto se vazduh, koji se nalazi u prostoru između dva materijala, pomera veoma velikom brzinom, formira se pritisni talas koji čisti površine metala i lokalno ih moćno zagreva. Tako se kreira metalna veza između dva materijala na mestu sudara.

Nakon eksplozije, toplota pritisnog talasa se apsorbuje od strane okolnog materijala i dolazi do samo malog ukupnog porasta temperature materijala. Drugi faktor koji dovodi do porasta temperature je toplota koja se oslobađa kada se eksplozivi razlažu u gas. Ovo je egzotermna reakcija, koja zagreva gas u koji se eksploziv razlaže. Deo ovog gasa će indirektno takođe zagrevati čelik. Međutim, temperature koje se razvijaju u materijalu su daleko ispod tačke topljenja materijala, pa čak i daleko ispod temperature pri kojoj može doći do prestrukturiranja kristalne rešetke (temperatura kaljenja).

Linija kontakta, formirana između dva materijala putem eksplozijskog zavarivanja, ima talasasti oblik, ukoliko je izabran veliki zazor. Ovaj talasasti oblik je uzrokovan progresivnom detonacijom. Međutim, ovaj “talas” nije esencijalan za vezu između dva materijala, i čak i u slučaju prave linije ostvaruje se metalurška veza.

Prilikom oblaganja predmeta obrade koji su šuplji, kao što su na primer cevi, neophodno je sprečiti da se šuplji deo komprimuje usled eksplozije od eksplozijskog zavarivanja.

Postavljanje čvrstog nakovnja u šupljinu nije praktična opcija. Iz iskustva je poznato da ne postoje perfektno okrugle cevi, te da se cevi dostavljaju sa značajnim tolerancijama dimenzija. Prema tome, postavljanje čvrstog nakovnja nije opcija, jer će negativna razlika između unutrašnjeg prečnika cevi i spoljašnjeg prečnika nakovnja, biti u procesu neutralizovana plastičnom deformacijom cevi. Cev će se ovim sama oblikovati oko nakovnja, pri čemu nije nezamislivo da se nakovanj više ne može izvaditi iz cevi.

Holandski patent NL 1037426 podnosioca zahteva prikazuje tehniku gde se granularni materijal postavlja u šupljinu cevi. Ovaj materijal je granit, razbijen u male komade, koji se, usled angularnog oblika zrna, mehanički spajaju i formiraju male odeljke, koji se zatim pune vodom. Pritisni talas se prostire kroz zbijeni granit, što se odvija pri relativno velikoj brzini od 4500 m/s, što je daleko više od brzine propagacije linije kolizije. Ovaj nakovanj je efikasan samo ukoliko je na odgovarajući način zatvoren u cevi, kako zidovima same cevi, tako i poklopcima na oba kraja cevi. Veza između zrna poseduje samo čvrstoću na kompresiju, a ne zateznu čvrstoću; prema tome, zatvaranje je esencijalno da bi se sprečilo međusobno smicanje čestica granulata. Pošto nakovanj mora biti propisno zatvoren da bi se ostvarilo dobro delovanje, on se može primeniti samo u slučaju predmeta obrade koji omogućavaju potpuno zatvaranje. Neophodna je veća sloboda u smislu oblika predmeta obrade koji se oblažu.

Drugi nedostatak ove tehnike je to što zbog dodavanja relativno velike zapremine granulata, mala zapremina vode ulazi u cev. Toplota koja se oslobađa tokom dekompozicije gasa (eksplozije) biva primarno apsorbovana od strane vode. Kada se primenjuju relativno velike količine eksploziva (tj. pri proizvodnji cevi sa debelim zidovima i/ili velikim prečnikom) dolazi do formiranja pare u cevi. Ekspanzija pare dovodi do veoma visokog pritiska u cevi, koji izbacuje poklopce na krajevima cevi. Ukoliko se koristi snažniji poklopac, poklopac će biti odbačen zajedno sa krajem cevi.

Naredni nedostatak je to što granulat oštećuje unutrašnji zid predmeta obrade.

Američki patent US 3,364,561 opisuje postupak međusobnog spajanja najmanje dva metalna predmeta obrade, sa različitom metalnom kompozicijom, pomoću eksplozijskog zavarivanja. Opisani postupak je naročito pogodan za metaluršku vezu zidova koaksijalno orjentisanih metalnih cevi, pri čemu je unutrašnja cev ispunjena tečnošću, poželjno vodom ili rastvorom na bazi vode. Pošto se unutrašnja cev komprimira usled eksplozije, tečnost koja se nalazi u cevi će takođe biti komprimovana. Ovim se formira pritisni talas, koji lokalno dovodi do porasta pritiska u unutrašnjoj cevi i gura unutrašnju cev prema spolja, tj. u smeru suprotnom od smera sile koja deluje na zidove cevi usled eksplozije. Usled razlike gustina metalne cevi i tečnosti koja se nalazi u njoj, zvučni talas će se prostirati brže kroz metalnu cev nego kroz tečnost. Zbog razlike u brzini prostiranja talasa, željeni efekat izjednačavanja sila moći će da se desi samo na malom delu izduženog predmeta obrade, što čini ovaj postupak kompleksnim i neodgovarajućim za praktičnu primenu.

Američki patent US 3,740,826 opisuje postupak međusobnog spajanja najmanje dva metalna predmeta obrade, sa različitom metalnom kompozicijom, pomoću eksplozijskog zavarivanja, pri čemu se primenjuje termoplastični materijal, kao što su asfaltna smeša ili katran. Termoplastični materijal se zagrevanjem može učiniti donekle tečnim, čime se može postaviti u cev. Dopuštanjem ili forsiranjem hlađenja ovog termoplastičnog materijala, koji očvršćava na sobnoj temperaturi, privremeno se u cevi formira nakovanj koji može da izdrži sile eksplozijskog zavarivanja. Nedostatak ovog postupka je to što zahteva veliki napor, vreme i energiju za zagrevanje, postavljanje i hlađenje termoplastičnog materijala, pre samog eksplozijskog zavarivanja, što je zatim praćeno ponovnim zagrevanjem nakon eksplozijskog zavarivanja u cilju uklanjanja asfaltne smeše ili katrana. Osim toga, zagrevanje ili hlađenje imaju za rezultat rizik od (lokalne) neželjene promene strukture metala. Uklanjanje tečne asfaltne smeše ili katrana je naročito naporno i postoji velika mogućnost da ostanu tragovi očvrslog materijala. Pošto su asfaltna smeša ili katran u tečnom stanju samo kada su vrući, potrebna je dodatna pažnja prilikom procesa njihovog uklanjanja.

Pronalazak ima za cilj da obezbedi postupak za gore opisano međusobno spajanje najmanje dva metalna predmeta obrade, različite metalne kompozicije, putem eksplozijskog zavarivanja, ali bez pojavljivanja opisanih nedostataka, ili makar njihovog pojavljivanja u manjoj meri.

Pomenuti cilj je ostvaren, u skladu sa pronalaskom, pomoću postupka međusobnog spajanja najmanje dva metalna predmeta obrade, različite metalne kompozicije, putem eksplozijskog zavarivanja, koji se sastoji od sledećih koraka:

- makar delimičnog obuhvatanja unutrašnjeg predmeta obrade spoljašnjim predmetom obrade;

- postavljanja omotača od eksplozivnog materijala oko spoljašnjeg predmeta obrade; i - detonacije eksplozivnog materijala da bi se ostvarila metalurška veza između dva predmeta obrade; i

- pri čemu je tokom detonacije eksplozivnog materijala, unutrašnji predmet obrade u potpunosti ispunjen i/ili makar delimično obavijen dilatantnom nenjutnovskom mešavinom.

Dve različite metalne kompozicije mogu biti, sa jedne strane, dva različita osnovna metala, ali sa druge strane, mogu takođe biti i dva osnovna metala, koji su isti, ali različitog kvaliteta.

Kod dilatantnih nenjutnovskih mešavina, viskoznost raste pod uticajem napona smicanja, ali ne tokom vremena. Nakon što se napon smicanja otpusti, viskoznost će se vratiti na početnu vrednost. Što je veći napon smicanja, veća je i viskoznost. Dilatancija se pojavljuje, jer se čestice sudaraju jedna sa drugom, češće usled dejstva napona smicanja, nego kada napon smicanja nije prisutan. Čestice počinju da pritiskaju jedna drugu i razdvajaju se, čime viskoznost i zapremina rastu. Dakle, korišćenjem njenutnovske mešavine, postupak obezbeđuje nakovanj, koji se sa jedne strane oblikuje prema predmetu obrade, a sa druge strane, pod dejstvom procesa eksplozijskog zavarivanja, ne pokazuje dinamičko ponašanje tokom enormnog, kratkotrajnog porasta pritiska. Kada pritisak ponovo padne, nenjutnovska mešavina će polako početi da se ponovo ponaša kao tečnost, čime se može lako ukloniti iz predmeta obrade.

Veći broj korisnih efekata se postiže korišćenjem dilatantne mešavine kao nakovnja, prilikom primene eksplozijskog zavarivanja:

- nakovanj se oblikuje prema predmetu obrade i tako podupire celokupni predmet obrade tokom procesa;

- nakovanj ne oštećuje predmet obrade, što je slučaj kada se čvrsti granulati primenjuju kao nakovanj, u skladu sa holandskim patentom NL 1037426;

- nakovanj ne remeti proces bilo kakvim dinamičkim ponašanjem; i

- nakovanj mora biti zatvoren, da bi zadržao stabilnost tokom eksplozijskog zavarivanja. Obično zatvaranje da bi se nakovanj držao na svom mestu je već dovoljno.

Pošto nakovanj mora biti zatvoren da bi zadržao stabilnost prilikom eksplozijskog zavarivanja, nakovanj formiran pomoću dilatantne nenjutnovske tečnosti je, prema tome, takođe pogodan za oblaganje eksplozijskim zavarivanjem predmeta obrade, koji nije potpuno simetrično obavijen detonacijom. Dakle, postupak u skladu sa pronalaskom može da se takođe primeni na predmete obrade koji nisu okrugle cevi, a koji treba da budu obloženi po celom obimu drugom cevi.

U skladu sa poželjnim rešenjem, primenjena dilatantna nenjutnovska mešavina ima malu viskoznost, pri malom naponu smicanja, tako da se ponaša kao tečnost koju je lako presipati. Zbog ovoga se ova nenjutnovska mešavina može lako postaviti u i oko predmeta obrade. Zbog tečnog stanja, konture predmeta obrade mogu da se blisko prate, pri čemu se svi ćoškovi, procepi, šavovi i sl. ispunjavaju. Pošto se viskoznost vraća na početnu vrednost nakon otpuštanja napona smicanja, ovakva nenjutnovska mešavina se može lako i u potpunosti odstraniti iz predmeta obrade.

Iako je primena dilatantne nenjutnovske mešavine takođe pogodna kada je ravni predmet obrade delimično obavijen njome, naročito napredno rešenje postupka se dobija kada je unutrašnji predmet obrade makar delimično šupalj, a šupljina se ispunjava dilatantnim nenjutnovskom mešavinom tokom eksplozijskog zavarivanja.

Ekološka mešavina se primenjuje kada, u skladu sa narednim poželjnim rešenjem, nenjutnovska mešavina sadrži makar kukuruzni skrob i tečnost. Kukuruzni skrob, takođe poznat pod brendiranim imenom maizena, je na kraju krajeva prirodni proizvod, pa prema tome ne dolazi do negativnog uticaja na okolinu u slučaju prolivanja. Osim toga, kukuruzni skrob je jeftin i dostupan. Tečnost daje mešavini nestišljivo ponašanje, a kao rezultat tečljivosti, šupljine se mogu brzo, i u potpunosti, ispuniti.

Treba napomenuti da je tečnost u svakom slučaju nezapaljiva, jer temperature koje se razvijaju tokom eksplozijskog zavarivanja mogu, u suprotnom, rezultovati sagorevanjem tečnosti.

Pošto je, u skladu sa narednim poželjnim rešenjem, odnos kukuruznog skroba i tečnosti u opsegu 1.5:1 – 2.5:1, dobija se dilatantna nenjutnovska mešavina koja ima željeni balans između tečljivosti, pri malim naponima smicanja, i čvrstoće, pri velikim naponima smicanja. Kada se upotrebljava manja količina kukuruznog skroba, mešavina se taloži tako brzo da postaje praktično neupotrebljiva za eksplozijsko zavarivanje. Sa druge strane, veća količina kukuruznog skroba dovodi do toga da mešavina nije dovoljno tečna, da bi mogla brzo i jednostavno da se postavlja u i oko predmeta obrade.

Testovi su pokazali da odnos kukuruznog skroba i tečnosti 2:1 predstavlja praktični balans između tečljivosti i čvrstoće za postupak eksplozijskog zavarivanja u skladu sa pronalaskom.

Pošto, u skladu sa poželjnim rešenjem, tečnost sadrži vodu, primenjuje se tečnost koja je svuda dostupna i koja je, pored toga, ekološka.

U skladu sa narednim poželjnim rešenjem, tečnost sadrži makar glikol ili glicerol. Glikol (1,2-etanoldiol) i glicerol (propan-1,2,3-triol) su viskozniji od vode, čime se tokom rastvaranja glikola ili glicerola u vodi i kukuruznom skrobu dobija mešavina koja ima veću otpornost na čestice skroba, zbog čega će se one sporije taložiti.

Glikol je poželjniji od glicerola, jer se lakše meša sa vodom. I glikol i glicerol imaju tačku paljenja koja je viša od tačke ključanja vode. Toplota eksplozije će prema tome prvo dovesti do isparavanja vode, pri čemu temperature ostaje limitirana na 100<o>C sve dok traje isparavanje vode. Ovim se sprečava mogućnost spontanog sagorevanja rastvorene supstance.

U skladu sa još jednim poželjnim rešenjem, jedna ili više čvrstih supstanci se rastvara u tečnosti, čime se gustina mešavine dalje povećava.

Kada se, u skladu sa poželjnim rešenjem, najmanje so rastvara kao čvrsta supstanca u tečnosti, pored povećanja gustine, takođe se menjaju tačka ključanja i smrzavanja. Prema tome, mešavina postaje pogodnija za primenu na nižim temperaturama okoline.

U skladu sa još jednim poželjnim rešenjem, makar šećer se rastvara kao čvrsta supstanca u vodi.

Postupak u skladu sa pronalaskom naročito je pogodan za kompletno oblaganje metalne cevi sa različitom metalnom kompozicijom. U skladu sa još jednim poželjnim rešenjem, unutrašnji predmet obrade se sastoji od metalne cevi koja je pre eksplozije napunjena nenjutnovskom mešavinom.

Pošto je spoljašnji predmet obrade formiran, u skladu sa još jednim poželjnim rešenjem, kao polovina cevi, presečene u podužnom pravcu, čiji je poluprečnik krivine veći od spoljašnjeg poluprečnika krivine unutrašnjeg predmeta obrade, garantovano je da se predmeti obrade mogu postaviti na malom međusobnom rastojanju. Ovo rastojanje je takvo da spoljašnji predmet obrade može dovoljno da ubrza, pod uticajem eksplozije, pre nego što se sudari sa unutrašnjim predmetnom obrade.

U skladu sa još jednim poželjnim rešenjem, unutrašnji predmet obrade sadrži najmanje dve sukcesivne metalne cevi, a spoljašnji predmet obade je formiran spajanjem sa njima, kako bi se formirao zid parnog kotla u vidu sastavljenog predmeta obrade, nakon eksplozijskog zavarivanja.

U skladu sa još jednim poželjnim rešenjem, rastojanje između radnih delova, pred eksplozijskim zavarivanjem, je u rasponu 0.5-3 cm. Tačno rastojanje se bira tako da spoljašnji predmet obrade može dovoljno da ubrza, usled eksplozije, pre nego što se sudari sa unutrašnjim predmetom obrade. Dakle, rastojanje takođe zavisi od debljine zida i rastegljivosti (deformabilnosti), koji skupa određuju udarni ugao koji uzrokuje pritisni talas. U slučaju cevi koja ima zid debljine približno 1 cm, rastojanje može da se poveća do nekoliko centimetara, na primer 2 cm.

Naročito korisno rešenje, koje zahteva manju zapreminu dilatantne nenjutnovske mešavine za nakovanj, dobija se kada se šupljina delimično ispuni čvrstim nakovnjem, pre nego što se napuni dilatantnom nenjutnovskom mešavinom, pri čemu dilatantna nenjutnovska mešavina potpuno ispuni preostali prostor. Pošto je potrebna manja količina »tečnog nakovnja«, vreme potrebno za punjenje dilatantnom nenjutnovskom mešavinom, i kasnije pražnjenje, je redukovano. Naročito u slučajevima cevi sa većim prečnicima, može se ostvariti značajna ušteda u zapremini »tečnog nakovnja« putem delimičnog ispunjavanja prostora čvrstim nakovnjem.

Pronalazak je takođe pogodan za oblaganje predmeta obrade, koji sadrži veći broj šupljina, putem eksplozijskog zavarivanja, gde se, na primer, zid parnog kotla može oblagati različitim tipovima metala.

Poželjna rešenja predmetnog pronalaska biće dalje objašnjena uz referisanje na crteže: Crtež 1 je šematski prikaz procesa eksplozijskog zavarivanja;

Crtež 2 je pogled iz perspektive, delimično u preseku, početne faze postupka u skladu sa pronalaskom;

Crtež 3 je poprečni presek početne faze postupka, pri čemu se alternativni predmet obrade oblaže;

Crtež 4 prikazuje početnu fazu oblaganja cevi; i

Crtež 5 je poprečni presek sklopa prikazanog na crtežu 4.

Princip eksplozijskog zavarivanja je objašnjen uz referisanje na crtež 1, gde je unutrašnji predmet 2 obrade formiran od glavnog dela, iznad kojeg je postavljen deo kojim se vrši oblaganje, a koji funkcioniše kao spoljašnji predmet 8 obrade, sa zazorom 22. Sloj eksplozivnog materijala 14 je postavljen na vrhu spoljašnje strane 12 dela 8 kojim se vrši oblaganje, na distanci od glavnog dela 2.

Princip eksplozijskog zavarivanja bazira na ostvarivanju kontakta između unutrašnjeg predmeta 2 obrade (glavni deo) i spoljašnjeg predmeta 8 obrade (deo kojim se vrši oblaganje) pri veoma velikoj brzini, pod uglom β.

Deo 8 kojim se vrši oblaganje će ubrzati, pod uticajem pritisnog talasa od eksplozije, pre nego što udari u glavni deo 2 veoma velikom snagom. Da bi se udar koncentrisao na malu površinu, deo 8 kojim se vrši oblaganje mora da udari u glavni deo 2 pod određenim uglom.

Da bi se ostvarilo ubrzanje, neophodno je da postoji rastojanje između glavnog dela 2 i dela 8 kojim se vrši oblaganje. Ovo rastojanje je formirano zazorom 22. Kombinacija veličine zazora 22 i brzine propagacije eksplozije određuje ugao udara. Duktilnost dela 8 kojim se vrši oblaganje takođe ima uticaj ovde, i talasasti uzorak će se formirati, u većoj ili manjoj meri, na liniji 23 spoja.

Pošto se vazduh, prisutan između dva dela 2,8, istiskuje kada se zazor 22 zatvara usled eksplozije, značajan pritisni talas se pojavljuje u ovom prostoru, koji dovodi do velikog lokalnog porasta temperature ploča 2, 8, i koji čisti površine 6, 10 kratkotrajnim izlaganjem mikrostrukture. Bolcmanova jednačina predviđa temperaturu gasa od 7200 kelvina, pri brzini propagacije eksplozije od 2500 m/s. Uzimajući u obzir da čelik prelazi u gasovito stanje pri temperaturi od približno 3000 kelvina, kao i nisku entalpiju vazduha, pretpostavlja se da je pritisni talas od presudnog značaja.

Što se tiče materijala koji se zavaruju, utvrđeno je da brzina propagacije linije sudara između dve ploče 2, 8 mora da bude manja od brzine zvuka materijala, da bi se dobio čist var. Dakle, proces se održava ispod brzine zvuka, zbog čega u procesu zavarivanja ne dolazi do probijanja zvučnog zida, što bi uništilo proces zavarivanja.

Kinetička energija udara između dva dela 2, 8 mora biti značajna, da bi uzrokovala povezivanje materijala na nivou atoma. Ovde je važno da je glavni deo 2 poduprt stabilnim nakovnjem 16, te da zbog toga neće popustiti pod uticajem pritiska eksplozije.

Za eksplozijsko zavarivanje, na primer, ravne ploče, površina tla može da vrši funkciju nakovnja. Iako će doći do izvesnog »povlačenja« usled elastičnosti nakovnja 16 i glavnog dela 2, što rezultuje uglom α sa crteža 1, u slučaju ravne ploče ove se može rešiti korišćenjem valjka.

Crtež 2 prikazuje primenu postupka, gde se cevasti unutrašnji predmet 2 obrade, putem eksplozijskog zavarivanja, oblaže spoljašnjim predmetom 8 obrade koji formira sloj veisokolegiranog čelika. U skladu sa pronalaskom, funkcija stabilnog nakovnja 16 je ovde obezbeđena pomoću nenjutnovske mešavine 20, koja je postavljena u posudu 24. Radi jasnije slike, prednji zid posude 24 nije prikazan na crtežu 2. Mešavina 20 je postavljena makar u prostoru koji je okružen cevastim predmetom 2 obrade, a poželjno je da je takođe postavljena i oko donjeg dela spoljašnjeg zida 6 unutrašnjeg predmeta 2 obrade.

Gornja polovina spoljašnjeg zida 6, koja se oblaže, unutrašnjeg predmeta 2 obrade viri iznad nenjutnovske mešavine 20. Na izvesnom rastojanju je postavljen spoljašnji predmet 8 obrade od, na primer, visokolegiranog čelika. Zazor 22 može biti obezbeđen na takav način da spoljašnji predmet 8 obrade ima nekoliko izbočina, koje formiraju tačke oslonca (nije prikazano) u kojima se spoljašnji predmet 8 obrade naslanja na spoljašnji zid 6 unutrašnjeg predmeta 2 obrade.

Na spoljašnjem zidu 12 spoljašnjeg predmeta 8 obrade postavljen je eksplozivni materijal 14, koji u skladu sa principom eksplozijskog zavarivanja, opisanog uz referisanje na crtež 1, može da prouzroči sudar spoljašnjeg predmeta 8 obrade sa unutrašnjim predmetom 6 obrade, što ima za rezultate željenu metaluršku vezu između dva predmeta 2, 8 obrade.

Crtež 3 prikazuje primenu postupka u skladu sa pronalaskom za oblaganje kompleksnog predmeta obrade, kao što je deo 26 zida parnog kotla, u jednom koraku. U prikazanom rešenju, ovaj deo 26 zida parnog kotla sadrži dve cevi 28, između kojih se nalazi deo 30 koji ih povezuje. Na obe strane se nalaze prirubnice 32, pomoću kojih se veći broj ovakvih delova 26 zida parnog kotla mogu međusobno povezati. Dakle, postupak u skladu sa pronalaskom je takođe pogodan za predmete obrade koji nisu rotaciono simetrični.

Crteži 4 i 5 prikazuju kako je moguće sveobuhvatno eksplozijsko oblaganje cevi. Pošto se eksplozivno punjenje postavlja sa spoljašnje strane, za zavarivanje se koristi sila (pritisni talas) eksplozije koja je usmerena prema unutra.

Dva predmeta 2, 8 obrade se ubacuju jedan u drugi, u vidu cevi, pri čemu unutrašnji predmet 2 obrade funkcioniše kao glavni deo, a spoljašnji predmet 8 obrade funkcioniše kao deo kojim se vrši oblaganje. Cev koja formira spoljašnji predmet 8 obrade ima veći unutrašnji prečnik od spoljašnjeg prečnika cevi koja formira unutrašnji predmet 2 obrade. Polovina rastojanja između ova dva prečnika formira zazor 22 između spoljašnjeg zida 6 unutrašnjeg predmeta 2 obrade i unutrašnjeg zida 10 spoljašnjeg predmeta 8 obrade.

Na crtežu 5 je u poprečnom preseku prikazano kako su cevasti predmeti 2, 8 obrade centrirani na vrhu i dnu korišćenjem gornjeg razmačnog prstena 34 i donjeg razmačnog prstena 36, respektivno. Pritisni talas će, tokom eksplozije, dodatno centrirati cevaste predmete 2, 8 obrade.

Unutrašnji cevasti predmet 2 obrade je ispunjen materijalom koji je otporan na udarce i prema tome formira odgovarajući nakovanj 16. U skladu sa pronalaskom, u ovu svrhu se koristi dilatantna nenjutnovska mešavina 20. Ova dilatantna nenjutnovska mešavina 20 je, sa jedne

1

strane, dovoljno tečna da se može uliti i ispuniti zapreminu okruženu predmetom 2 obrade. Tokom eksplozije, dilatantna nenjutnovska mešavina 20 će, sa druge strane, funkcionisati kao čvrst nakovanj 16, dok nakon toga može da se izlije iz unutrašnjeg predmeta 2 obrade, ponovo kao tečna mešavina. Donji razmačni prsten 36 takođe funkcioniše kao poklopac, koji zatvara šuplji prostor ograđen unutrašnjim predmetom 2 obrade, sa donje strane, pri čemu dilatantna nenjutnovska mešavina 20 ispunjava ovaj šuplji prostor i može da funkcioniše u njemu kao nakovanj 16.

Sklop dva cevasta predmeta 2,8 obrade je centriran u rukavu 38, koji tako određuje debljinu sloja eksplozivnog punjenja 14.

Upaljač 40 sa inicirajućim punjenjem 42 se postavlja na gornju stranu, da bi se daljinski inicirala detonacija eksplozivnog materijala 14, postavljenog oko spoljašnjeg predmeta 8 obrade. Tokom eksplozije, pritisni talas će dalje centrirati cevaste predmete 2, 8 obrade.

Kao što je prikazano na crtežu 4, cevi mogu biti obešene u vertikalnom položaju. Ceo sklop visi iznad tla, sa slobodnim prostorom između, tako da cev 2 kojom se vrši oblaganje, a koja će pomoću eksploziva 14 neizbežno biti aksijalno raznesena, udari u tlo tek nakon što se proces zavarivanja završi. Proces zavarivanja se obavlja pri brzini od približno 2500 m/s, po cevi dužine 6,000 mm, te prema tome zahteva 2.4 msec; iskustvo je pokazalo da je slobodni prostor između cevi i tla od 500 mm dovoljan za ovu svrhu.

Kada je obešen niz cevi, poželjno je da su individualne cevi vertikalno obešene na kablu, na međusobnom rastojanju od približno 3 metra, a da su upaljači podešeni tako da imaju sukcesivno kašnjenje od 5 ms.

Iako gore opisani primeri prikazuju poželjna rešenja pronalaska, njihov jedini cilj je da ilustruju predmetni pronalazak i ni na jedan način ne limitiraju obim pronalaska. Kada su mere u patentnim zahtevima praćene referentnim brojevima, ovi referentni brojevi služe samo tome da bolje objasne zahtev i ni na koji način ne limitiraju oblast zaštite. Naročito treba napomenuti da stručne osobe mogu da kombinuju tehničke aspekte različitih rešenja. Opisana patentna prava su definisana u pratećim zahtevima, u čijem opsegu se mogu predvideti mnoge modifikacije.

Claims

PATENTNI ZAHTEVI

1. Postupak za međusobno spajanje najmanje dva metalna predmeta (2, 8) obrade, sa različitom metalnom kompozicijom, koji sadrži sledeće korake:

- okruživanje unutrašnjeg predmeta (2) obrade, makar delimično, spoljašnjim predmetom (8) obrade;

- postavljenje omotača eksplozivnog materijala (14) oko spoljašnjeg predmeta (8) obrade;

i

- detonacija eksplozivnog materijala (14) da bi se između dva predmeta obrade ostvarila metalurška veza; i

- pri čemu je tokom detonacije eksplozivnog materijala (14) unutrašnji predmet (2) obrade u potpunosti ispunjen njenjutnovskom mešavinom (20) i/ili je makar delimično okružen istom;

naznačen time što je pomenuta nenjutnovska mešavina (20) dilatantna nenjutnovska mešavina.

2. Postupak prema bilo kojem od prethodnih zahteva, naznačen time što unutrašnji predmet (2) obrade ograđuje šuplji prostor koji je u potpunosti ispunjen dilatantnom nenjutnovskom mešavinom (20) tokom eksplozijskog zavarivanja.

3. Postupak prema bilo kojem od prethodnih zahteva, naznačen time što dilatantna nenjutnovska mešavina (20) sadrži najmanje kukuruzni skrob i tečnost.

4. Postupak prema zahtevu 3, naznačen time što se odnos kukuruzni skrob:tečnost kreće u rasponu 1.5:1 – 2.5:1.

5. Postupak prema zahtevu 3 ili 4, naznačen time što je odnos kukuruzni skrob:tečnost 2:1.

6. Postupak prema bilo kojem zahtevu od 3 do 5, naznačen time što tečnost sadrži vodu.

7. Postupak prema bilo kojem zahtevu od 3 do 6, naznačen time što tečnost sadrži makar glikol ili glicerol.

8. Postupak prema bilo kojem od zahteva od 3 do 7, naznačen time što je jedna ili više supstanci rastvorena u tečnosti.

9. Postupak prema zahtevu 8, naznačen time što je makar so rastvorena u tečnosti.

10. Postupak prema zahtevu 8 ili 9, naznačen time što je makar šećer rastvoren u tečnosti.

11. Postupak prema bilo kojem od prethodnih zahteva, naznačen time što se unutrašnji predmet obrade sastoji od metalne cevi (2) koja je ispunjena dilatantnom nenjutnovskom mešavinom (20) pre eksplozije.

12. Postupak prema zahtevu 11, naznačen time što je spoljašnji predmet (8) obrade formiran u vidu polovine cevi, prerezane uzdužno, koja ima poluprečnik krivine veći od spoljašnjeg poluprečnika krivine unutrašnjeg predmeta (2) obrade.

13. Postupak prema zahtevu 11 ili 12, naznačen time što unutrašnji predmet (2) obrade sadrži niz od najmanje dve metalne cevi (28) , između kojih se nalazi deo (30) koji ih povezuje, a spoljašnji predmet (14) obrade je formiran spajanjem sa njima, tako da se formira zid nakon eksplozijskog zavarivanja.

14. Postupak prema bili kojem od prethodnih zahteva, naznačen time što rastojanje između predmeta obrade, pre eksplozije, leži u rasponu 0.5-3 cm.

15. Postupak prema bilo kojem zahtevu od 2 do 14, naznačen time što je šuplji prostor delimično ispunjen čvrstim nakovnjem, pred nego što se ispuni nenjutnovskom mešavinom (20), pri čemu dilatantna nenjutnovska mešavina (20) u potpunosti ispunjava preostali prostor.

1