RU2832746C1 - Method for fragmentation of body metal parts for further processing or recycling - Google Patents
Method for fragmentation of body metal parts for further processing or recycling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2832746C1 RU2832746C1 RU2024112574A RU2024112574A RU2832746C1 RU 2832746 C1 RU2832746 C1 RU 2832746C1 RU 2024112574 A RU2024112574 A RU 2024112574A RU 2024112574 A RU2024112574 A RU 2024112574A RU 2832746 C1 RU2832746 C1 RU 2832746C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- type
- force concentrator
- fragmentation
- height
- width
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 238000004064 recycling Methods 0.000 title claims abstract 3
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 title abstract description 13
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 title abstract description 13
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229910001315 Tool steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000711 U alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области переработки металлов и может быть использовано при переработке радиоактивных отходов.The invention relates to the field of metal processing and can be used in the processing of radioactive waste.
В настоящее время большое внимание уделяется изучению вопроса дробления материалов, то есть разрушения их при действии интенсивных нагрузок. Одной из многочисленных прикладных задач этого направления является фрагментация отработавших деталей из урана и его сплавов с целью уменьшения объема отходов или приведение их к допустимым габаритам для дальнейшей утилизации или переработки. Известные способы фрагментации, в основном направлены на фрагментацию листовых материалов и не могут быть применены к корпусным деталям. Кроме того процесс фрагментации известными способами имеет высокую трудоемкость.At present, much attention is paid to the study of the issue of crushing materials, i.e. their destruction under the action of intensive loads. One of the many applied tasks in this area is the fragmentation of spent parts made of uranium and its alloys in order to reduce the volume of waste or bring them to acceptable dimensions for further disposal or processing. Known fragmentation methods are mainly aimed at fragmenting sheet materials and cannot be applied to body parts. In addition, the fragmentation process by known methods is highly labor-intensive.
Известен способ фрагментации описанный в изобретении под названием «Способ получения деталей и устройство для его осуществления» [авторское свидетельство СССР на изобретение №1323170 МПК4 B21D 28/00, приоритет 01.08.1985г., опубликовано 15.07.1987г.], включающий охлаждение детали до температуры хладноломкости и последующей разделительной операции (ее разрушение на фрагменты). Разделительная операция в частности вырубка.A fragmentation method described in the invention entitled "Method for Obtaining Parts and a Device for Implementing It" is known [USSR Inventor's Certificate No. 1323170 IPC4 B21D 28/00, priority 01.08.1985, published 15.07.1987], which includes cooling the part to the temperature of cold brittleness and a subsequent separation operation (its destruction into fragments). The separation operation is, in particular, cutting.
Данное изобретение ограничивается только листовым материалом, не применимо для корпусных деталей, имеет ограниченную область применения.This invention is limited to sheet material only, is not applicable to body parts, and has a limited scope of application.
Известен способ разделения металлических материалов [патент РФ на изобретение №2014969, МПК5 B23D 31/00, приоритет 11.12.1989г., опубликован 30.06.1994г.], включающий охлаждение детали до температуры хладноломкости и отделение одной части материала от другой приложением усилия деформации (ее разрушение на фрагменты). Усилие деформирования прикладывают к материалу консольно, осуществляя процесс ломки. Скорость деформирования принимают в пределах ОД … 10 мм/с.A method for separating metallic materials is known [RU Patent for Invention No. 2014969, IPC5 B23D 31/00, priority 11.12.1989, published 30.06.1994], which includes cooling the part to the cold brittleness temperature and separating one part of the material from another by applying a deformation force (breaking it into fragments). The deformation force is applied to the material in a cantilever manner, performing the breaking process. The deformation rate is taken within the limits of OD ... 10 mm/s.
Данное изобретение предназначено, в основном, для работ с листовым материалом, не применимо для корпусных деталей, имеет ограниченную область применения, имеет сравнительно высокую трудоемкость при обработке большого количества деталей.This invention is intended mainly for work with sheet material, is not applicable to body parts, has a limited scope of application, and is relatively labor-intensive when processing a large number of parts.
Данный способ принимается за прототип, как наиболее близкий по технической сути к заявляемому изобретению.This method is accepted as a prototype, as the closest in technical essence to the claimed invention.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в упрощении процесса фрагментации, сокращении времени и расширении области применения.The technical result that the claimed invention is aimed at achieving consists in simplifying the fragmentation process, reducing the time and expanding the scope of application.
Указанный технический результат достигается тем, что способ фрагментации корпусных металлических деталей для последующей переработки или утилизации включает охлаждение детали до температуры хладноломкости и ее разрушение на фрагменты, согласно изобретению он включает определение типа детали, подбор концентратора усилия и пресс- формы, причем определение типа детали и подбор концентратора усилия и пресс-формы осуществляют в зависимости от габаритных характеристик детали, ее формы и толщины, при этом в зависимости от типа детали применяют пирамидальную, призматическую или конусообразную форму концентратора усилия, а пресс-форму подбирают так, что ее длина и ширина составляют не более полуторакратной длины и ширины детали соответственно, а высота - не менее двукратной высоты детали.The specified technical result is achieved in that the method for fragmenting metal housing parts for subsequent processing or disposal includes cooling the part to a cold brittleness temperature and breaking it into fragments, according to the invention it includes determining the type of part, selecting a force concentrator and a press mold, wherein the determination of the type of part and the selection of the force concentrator and press mold are carried out depending on the dimensional characteristics of the part, its shape and thickness, wherein, depending on the type of part, a pyramidal, prismatic or conical shape of the force concentrator is used, and the press mold is selected so that its length and width are no more than one and a half times the length and width of the part, respectively, and the height is no less than two times the height of the part.
Таким образом, определение типа детали, подбор концентратора усилия и пресс-формы, осуществляющийся в зависимости от габаритных характеристик детали, ее формы и толщины, применение в зависимости от типа детали пирамидальной, призматической или конусообразной формы концентратора усилия, позволяет упростить процесс фрагментации, сократить время и расширить область применения, за счет резкой концентрации в детали локального напряжения, возникающего при применении концентратора усилия выбранной формы, в зависимости от типа детали.Thus, the determination of the type of part, the selection of a force concentrator and a press mold, carried out depending on the dimensional characteristics of the part, its shape and thickness, the use of a pyramidal, prismatic or conical form of force concentrator depending on the type of part, allows to simplify the fragmentation process, reduce the time and expand the scope of application, due to the sharp concentration in the part of local stress arising when using a force concentrator of the selected shape, depending on the type of part.
Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».The presence in the claimed invention of features that distinguish it from the prototype allows it to be considered as meeting the condition of “novelty”.
Новые признаки, которые содержит отличительная часть формулы изобретения, не выявлены в технических решениях аналогичного назначения, на этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень». Техническое решение иллюстрируется чертежами: на фиг. 1 представлена форма концентратора усилия в зависимости от типа деталей: а) пирамида; б) призма; в) конус;The new features contained in the distinctive part of the invention formula have not been identified in technical solutions of a similar purpose, on this basis it can be concluded that the claimed invention meets the condition of "inventive step". The technical solution is illustrated by drawings: Fig. 1 shows the shape of the force concentrator depending on the type of parts: a) pyramid; b) prism; c) cone;
на фиг. 2 - контейнер для охлаждения детали; на фиг. 3 - пресс-форма для разрушения детали;in Fig. 2 - a container for cooling the part; in Fig. 3 - a press mold for destroying the part;
Фрагментация корпусных металлических деталей для последующей переработки или утилизации состоит из определения типа детали 1, подбора концентратора усилия, охлаждения детали 1 и ее разрушения.Fragmentation of metal body parts for subsequent processing or disposal consists of determining the type of part 1, selecting a force concentrator, cooling part 1 and its destruction.
Тип детали 1 определяют исходя из ее габаритных размеров, формы и толщины. Так, например, выделяют следующие типы деталей 1: толстостенные сферические и цилиндрические и тонкостенные корпусные.Type of part 1 is determined based on its overall dimensions, shape and thickness. For example, the following types of parts 1 are distinguished: thick-walled spherical and cylindrical and thin-walled housing.
Затем для каждого типа детали 1 подбирают концентратор усилия 2 и пресс-форму 3. Для каждого типа детали 1 выбирают соответствующую форму концентратора усилия 2: пирамидальную, призматическую или конусообразную, за счет которой упрощается процесс фрагментации. Так для толстостенных сферических деталей рекомендована пирамидальная форма концентратора усилия 2, для толстостенных цилиндрических деталей - призматическая, для тонкостенных корпусных - конусообразная. Пресс-форму 3 подбирают исходя из габаритных размеров детали 1 так, что длина и ширина пресс-формы 3 составляет не более полуторакратной длины и ширины детали 1 соответственно, а высота - не менее двукратной высоты детали 1 (фиг. 1). После подбора инструментов фрагментации концентратор усилия 2 устанавливают на дно пресс-формы 3.Then, for each type of part 1, a force concentrator 2 and a press mold 3 are selected. For each type of part 1, the appropriate shape of the force concentrator 2 is selected: pyramidal, prismatic or conical, due to which the fragmentation process is simplified. Thus, for thick-walled spherical parts, a pyramidal shape of the force concentrator 2 is recommended, for thick-walled cylindrical parts - prismatic, for thin-walled housing parts - conical. The press mold 3 is selected based on the overall dimensions of part 1 so that the length and width of the press mold 3 are no more than one and a half times the length and width of part 1, respectively, and the height is not less than two times the height of part 1 (Fig. 1). After selecting the fragmentation tools, the force concentrator 2 is installed on the bottom of the press mold 3.
Для охлаждения детали 1 подбирают металлический контейнер 4 таким образом, чтобы деталь 1 полностью входила в него с минимально возможными зазорами. Затем деталь 1 помещают в контейнер 4 и заливают жидким азотом 5 до полного погружения детали 1 (фиг. 2). Деталь 1 выдерживают в жидком азоте 5 в течение времени необходимом для охлаждения детали 1 до температуры хладноломкости, для каждого типа детали 1 время охлаждения подбираю опытным путем. По истечению времени деталь 1 вынимают из контейнера 4 и помещают в пресс-форму 3 на концентратор усилия 2.To cool part 1, a metal container 4 is selected in such a way that part 1 fits completely into it with the minimum possible gaps. Then part 1 is placed in container 4 and filled with liquid nitrogen 5 until part 1 is completely immersed (Fig. 2). Part 1 is kept in liquid nitrogen 5 for the time required to cool part 1 to the cold brittleness temperature; for each type of part 1, the cooling time is selected empirically. After the time has elapsed, part 1 is removed from container 4 and placed in press mold 3 on force concentrator 2.
Затем с помощью пуансона 6 деталь 1 прессуют, прижимая ее к концентратору усилия 2, за счет чего деталь 1 разрушается на фрагменты (фиг. 3). Процесс разрушения значительно упрощается, за счет резкой концентрации в детали 1 локального напряжения, возникающего при применении концентратора усилия 2 выбранной формы, в зависимости от типа детали 1.Then, using punch 6, part 1 is pressed, pressing it against force concentrator 2, due to which part 1 is destroyed into fragments (Fig. 3). The destruction process is significantly simplified due to the sharp concentration in part 1 of local stress arising when using force concentrator 2 of the selected shape, depending on the type of part 1.
Материал пуансона 6, пресс-формы 3 и концентраторов усилия 2 должен быть существенно твёрже материала детали 1, рекомендуется изготавливать их из инструментальной стали с нанесением упрочняющих покрытий.The material of punch 6, press form 3 and force concentrators 2 must be significantly harder than the material of part 1; it is recommended to make them from tool steel with the application of hardening coatings.
Данный способ использовался на производстве для фрагментации деталей из урановых сплавов для их переработки и утилизации.This method was used in production to fragment parts made of uranium alloys for their processing and disposal.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates that the following set of conditions are met when using the claimed invention:
• Средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для переработки металлов и может быть использовано при переработке радиоактивных отходов;• The means embodying the claimed invention during its implementation is intended for processing metals and can be used in the processing of radioactive waste;
• Для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления;• For the claimed device in the form as it is characterized in the claim, the possibility of its implementation is confirmed;
• Средство, воплощающее заявленное изобретение при осуществлении, способно обеспечить упрощение процесса фрагментации, сокращение времени и расширение области применения.• The means embodying the claimed invention, when implemented, is capable of simplifying the fragmentation process, reducing time and expanding the scope of application.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «Промышленная применимость».Therefore, the claimed invention meets the requirement of “Industrial applicability”.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2832746C1 true RU2832746C1 (en) | 2024-12-28 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4116130A (en) * | 1977-04-04 | 1978-09-26 | Jet Research Center, Inc. | Methods and apparatus for severing tubular members |
| SU1761390A2 (en) * | 1991-03-11 | 1992-09-15 | Институт Проблем Машиностроения Ан Усср | Device for stress concentrating deposition |
| RU2014969C1 (en) * | 1989-12-11 | 1994-06-30 | Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение | Method of separating metallic materials |
| SU1434594A1 (en) * | 1986-05-11 | 1994-12-15 | Специальное Конструкторское Бюро Гидроимпульсной Техники Со Ан Ссср | Oversized object fragmentation method |
| RU2119398C1 (en) * | 1997-05-30 | 1998-09-27 | Михайлов Николай Павлович | Method for explosion cutting of hard materials and apparatus for performing the same |
| RU2134743C1 (en) * | 1997-07-08 | 1999-08-20 | Центральный научно-исследовательский институт им.акад.А.Н.Крылова | Method and device for separating tubular metal structures into parts under water |
| RU2217730C2 (en) * | 2001-07-16 | 2003-11-27 | Открытое акционерное общество "Пермский моторный завод" | Way to choose grinding wheel |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4116130A (en) * | 1977-04-04 | 1978-09-26 | Jet Research Center, Inc. | Methods and apparatus for severing tubular members |
| SU1434594A1 (en) * | 1986-05-11 | 1994-12-15 | Специальное Конструкторское Бюро Гидроимпульсной Техники Со Ан Ссср | Oversized object fragmentation method |
| RU2014969C1 (en) * | 1989-12-11 | 1994-06-30 | Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение | Method of separating metallic materials |
| SU1761390A2 (en) * | 1991-03-11 | 1992-09-15 | Институт Проблем Машиностроения Ан Усср | Device for stress concentrating deposition |
| RU2119398C1 (en) * | 1997-05-30 | 1998-09-27 | Михайлов Николай Павлович | Method for explosion cutting of hard materials and apparatus for performing the same |
| RU2134743C1 (en) * | 1997-07-08 | 1999-08-20 | Центральный научно-исследовательский институт им.акад.А.Н.Крылова | Method and device for separating tubular metal structures into parts under water |
| RU2217730C2 (en) * | 2001-07-16 | 2003-11-27 | Открытое акционерное общество "Пермский моторный завод" | Way to choose grinding wheel |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Охрименко Я.М. Основы технологии горячей штамповки. - М.: Машгиз, 1957, с.18-22. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Skjoedt et al. | Strategies and limits in multi-stage single-point incremental forming | |
| Totre et al. | An overview of factors affecting in blanking processes | |
| RU2832746C1 (en) | Method for fragmentation of body metal parts for further processing or recycling | |
| Liu et al. | Finite element simulation of effect of part shape on forming quality in fine-blanking process | |
| Kore et al. | Formability of aluminium sheets manufactured by solid state recycling | |
| US7037466B2 (en) | Method and apparatus for forming billets from metallic chip scraps | |
| Furrer et al. | Fundamentals of Modeling for Metals Processing | |
| Atkins | The importance of toughness in manufacturing | |
| Kim et al. | Development of a new burr-free hydro-mechanical punching | |
| Furrer et al. | Metals process simulation | |
| RU2202434C2 (en) | Method for deformation working of materials and apparatus for performing the same | |
| Chan et al. | Research Article Geometrical Defect in Precision Blanking/Punching: A Comprehensive Review on Burr Formation | |
| Yetgin et al. | Analytical and Experimental Investigation of Product Geometry and Dimensional Accuracy in the Punching Process of AA 1050 and AA 1070 Sheets | |
| Rathod et al. | Study and analysis of press tool design | |
| Kumar et al. | Influence of Hole Preparation Technique on Stretch Flangeability of Aluminium Alloys | |
| Zharov | New technologies for processing titanium alloy shaving waste without metal remelting to produce finished products | |
| Yakovlev et al. | A comprehensive study of shells with corrugated inner surface | |
| RU2201977C2 (en) | Method of manufacture of deformed blanks from metal chips and device for realization of this method | |
| Kołodziejczyk et al. | Current possibilities for recycling industrial metallic wastes: Potential of KOBO extrusion process | |
| RU2228960C1 (en) | Method of production of deformed semi-finished articles from metal chips | |
| Maris | Experimental determination of the forming limits of DP600 and AA5182 sheets in electrohydraulic free forming | |
| Sampaio et al. | On the utilization of radial extrusion to characterize fracture forming limits. Part II: testing and modelling | |
| Ma | Surface quality of aluminium extrusion products | |
| Jawad et al. | Deep drawing of a stellar shape using finite element simulation and experimental | |
| Plančak et al. | Stress state in forward cold extrusion |