способ отделения от металлической конструкции ее части

Формула изобретения

Способ отделения от металлической конструкции ее части, включающий формирование по трассе отделения ограничительного канала с присоединенным внутри неизолированным проводом, обеспечивая зазор между проводом и разрезаемым металлом, наполнение внутренней полости канала электролитом и подключение провода к отрицательной клемме источника тока, а металлической конструкции к его положительной клемме, отличающийся тем, что по трассе отделения части конструкции предварительно создают дополнительные напряжения металла под действием постоянных или изменяющихся во времени силовых нагрузок и производят последующее разрезание металла по этой трассе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике переработки металлических конструкций, например корпусов самолетов и судов на лом. Предлагаемый способ предназначен для металлоразделки конструкций при выводе их из эксплуатации, для утилизации изделий вооружения и военной техники.

Переработка металлических конструкций на лом осуществляется тепловыми (электродуговым, газовым, плазменным, лазерным и т. п. ) и нетепловыми (механическим, гидравлическим и т.п.) способами разрезания металла в ручном, автоматизированном и роботизированном вариантах, а также взрывом с использованием шнуровых кумулятивных зарядов и жидких взрывчатых смесей [см. Ресурсы и разработка технологии разделки судов (в условиях Севастопольского судоразделочного цеха): Отчет о НИР (заключительный) /ВНИПИвторчермет. Рук. темы И. М. Васильев. N ГР 0182.2050315; Инв. N 0283.0041271. Липецк, 1982, 81 с. (копия); Шевчук А.М. Бутенко Г.Г. Бушмарин В.А. Технология разделки корпусов судов с использованием жидких взрывчатых смесей// Судостроение, 1995, N 1, с. 38-39] каждый из которых имеет существенные недостатки: наличие пыли, выделение дыма и газа, образование высокотоксичных аэрозолей, вредное влияние на организм человека, отсутствие ресурсов, большой расход электродов и рабочих газов, дороговизна и др.

Наиболее близким к предлагаемому является способ разделки металлических конструкций на лом [см. RU, Патент 2009803, кл. В 23 H 3/00, В 26 F 3/08. Способ разделки металлических конструкций на лом/Корниенко В.М. Медведев В. А. Шеломанов Е.А. N 5004638/27; заявлено 07.08.91; опубл. 30.03.94, Бюл.N 6, c.36]

По известному способу в месте реза формируют ограничительный канал, присоединяют внутри неизолированный провод, обеспечивая зазор между проводом и разрезаемым металлом, затем внутреннюю полость канала наполняют электролитом, после чего подключают провод к отрицательной клемме источника тока, а разделываемую металлическую конструкцию к положительной клемме источника тока.

Недостаток этого способа сводится к следующему.

Производительность определяется скоростью электрохимического (анодного) растворения металла, которая при лабораторных и опытно-промышленных испытаниях образцов в оптимальных условиях составляет 0,6 0,8 мм/ч по глубине реза в случае использования в качестве электролита морской воды. Вследствие ряда отрицательно влияющих причин практическая скорость на протяженных трассах разрезания металлических конструкций еще меньше. Формирование реза при этом происходит не только в глубину металла, но и в ширину, уменьшая производительность. Скорость электрохимического растворения металла зависит от ряда факторов, в том числе от внутренних напряжений, имеющих место в объемной металлической конструкции. Процесс отделения от металлической конструкции ее частей в этом случае осуществляют без регулирования внутренних напряжений в элементах конструкции, поэтому скорость переработки металла незначительная.

Изобретение решает задачу увеличения производительности в процессе электрохимического (коррозионного) разрезания объемных металлических конструкций.

Это решение достигается тем, что при отделении от металлической конструкции ее части формируют по трассе отделения ограничительный канал с присоединенным внутри неизолированным проводом, обеспечивая зазор между проводом и разрезаемым металлом, наполняют внутреннюю полость канала электролитом и подключают провод к отрицательной клемме источника тока, а металлическую конструкцию к его положительной клемме, при этом по трассе отделения части конструкции предварительно создают дополнительные напряжения металла под действием постоянных или изменяющихся во времени силовых нагрузок и производят последующее разрезание металла по этой трассе.

Изобретение имеет следующие отличительные признаки.

По трассе определения части конструкции предварительно создают дополнительные напряжения металла под действием постоянных или изменяющихся во времени силовых нагрузок и производят последующее разрезание по этой трассе.

Указанные отличительные признаки изобретения позволяют увеличить производительность вследствие следующих явлений.

На поверхности металлоконструкции намечают трассу отделения ее части. С целью предварительного регулирования внутренних напряжений металла в заданных элементах конструкции соответственно этой трассе устанавливают рабочие инструменты: опоры, домкраты, лебедки, рычаги и т.п. Включают в работу эти инструменты и создают дополнительные механические напряжения (растяжения, изгиба) вдоль намеченной трассы. Затем вводят в действие процесс электрохимической коррозии. Коррозия в данном случае воздействует на предварительно напряженный металл, при этом проявляются следующие факторы:

сообщается металлу дополнительная энергия (понижается термодинамическая стабильность);

ослабляются межатомные связи в напряженном металле при адсорбции анионов раствора-электролита;

осуществляется расклинивающее действие поверхностно-активных веществ из электролита при адсорбции в коррозионном повреждении поверхности металла;

нарушается сплошность оксидных пленок;

ускоряется коррозионное разрушение за счет действия находящихся в электролите и выделяющихся из него водорода, кислорода, азота, хлорид-анионов и других компонентов.

Перечисленные факторы интенсифицируют процесс раскрытия боковых поверхностей коррозионного повреждения (реза) металла по трассе отделения части конструкции, а острие реза в этом случае имеет максимальные напряжения и становится эффективным анодом, поэтому ускоряется анодное растворение металла преимущественно в глубину реза.

Создание предварительных механических напряжений металла по трассе отделения части конструкции, наряду с описанным процессом однократного нагружения, возможно осуществить последовательным включением и выключением действия рабочих инструментов (многократным нагружением). Под влиянием повторяющихся знакопеременных или одного знака напряжений к вышеуказанным факторам добавляются следующие:

происходит накопление деформаций и повышается интенсивность их роста (в направлении действия максимального напряжения);

снижается предел текучести металла при реверсивном нагружении;

появляется линия сдвига на поверхности металла в его отдельных кристаллах уже на ранних стадиях нагружения, которая растет и переходит на другие зерна металла при увеличении числа циклов;

образуется интрузия тонкое щелеобразное углубление, проникающее постепенно внутрь металла по мере увеличения числа циклов.

С ростом максимальных напряжений интенсивность накопления деформации резко возрастает и деформация может достигнуть предельных значений за малое число циклов, чему способствует последующее введение в действие процесса электрохимической коррозии.

Указанные отличительные признаки изобретения позволяют в четыре-пять раз увеличить производительность электрохимического разрезания металла.

Таким образом, предлагаемое техническое решение удовлетворяет критериям изобретения "новизна" и "промышленная применимость".

Заявителями не обнаружены технические решения, имеющие признаки, отличающие заявленное решение от прототипа, поэтому считаем, что предлагаемое техническое решение удовлетворяет критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 и 2 показан самолет, разделываемый на пять частей путем их отделения.

Утилизируемый самолет 1 (фиг.1, 2) устанавливают на площадку 2 для его разделки. Намечают трассы 3 отделения следующих частей: головной части фюзеляжа, хвостовой части фюзеляжа, крыла левого и крыла правого от центральной части фюзеляжа.

Под трассу "головная часть фюзеляжа центральная часть фюзеляжа" подводят опору 4, головную часть фюзеляжа самолета 1 прикрепляют к площадке 2 лебедкой 5. Под трассу "хвостовая часть фюзеляжа центральная часть фюзеляжа" подводят домкрат 6, хвостовую часть фюзеляжа самолета 1 прикрепляют к площадке 2 тросом 7. Вдоль каждой трассы 3 монтируют тензометрические датчики 8 (например, полупроводниковые типа Ю-8), соединяют их проводами 9 с блоком питания 10 и блоком измерения выходных сигналов 11.

Лебедкой 5 притягивают самолет 1 к площадке 2 так, чтобы датчики 8 трассы 3 "головная часть фюзеляжа центральная часть фюзеляжа" под опорой 4 передали сигналы на блок 11 о создании дополнительных напряжений металла. Домкратом 6 приподнимают самолет 1 так, чтобы датчики 8 трассы 3 "хвостовая часть фюзеляжа центральная часть фюзеляжа" передали сигналы на блок 11 о создании дополнительных напряжений металла. К каждому крылу самолета 1 подвешивают груз 12 так, чтобы датчики 8 трассы 3 "крыло левое центральная часть фюзеляжа" и трассы 3 "крыло правое центральная часть фюзеляжа" передали сигналы на блок 11 о создании дополнительных напряжений металла.

На поверхность металла по трассам 3 наносят полосы из полимерной композиции (например, включающей 7 частей липтобиолитовой составляющей, 3 части эпоксидной составляющей и 0,3 части отвердителя по массе) и выдерживают четыре часа, прочерчивают канавку до металла, монтируют с зазором по отношению к разрезаемому металлу неизолированный провод 13 (например, медный), который подключают проводом 14 к отрицательной клемме источника тока 15. Затем наносят закрепляющий слой указанной полимерной композиции по краям полос на трассах 3, к этому слою прикрепляют края ленты из ткани 16 и пропитывают полимерной композицией. Таким образом, формируют по трассам 3 ограничительные каналы 17 отверждением полимерной композиции на ткани в течение 24 ч.

На стойке 18 устанавливают бак напорный 19, на площадке 2 устанавливают бак сливной 20 с насосом 21. Каналы 17, баки 19 и 20, насос 21 соединяют шлангами в замкнутую систему. Внутреннее пространство каналов 17 наполняют электролитом (например, морской водой). Обеспечивают слив электролита из каналов 17 в бак 20 и подачу его из бака 20 в бак 19 насосом 21, а из бака 19 в каналы 17 самотеком. Самолет 1 подключают проводом 22 к положительной клемме источника тока 15.

Без участия человека под воздействием постоянного тока происходит растворение предварительно напряженного металла по трассам 3 одновременно для всех отделяемых частей.

По сравнению с прототипом предложенный способ имеет следующие преимущества:

сокращает время разрезания металлической конструкции за счет того, что электрохимическое растворение металла происходит более интенсивно по трассе, имеющей предварительные механические напряжения;

увеличивает производительность за счет повышения скорости разрезания металла;

уменьшает количество коррозионных отходов.