Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время особое значение приобретает сварка взрывом как метод получения новых материалов, позволяющий экономически эффективно расходовать дорогостоящие металлы и их сплавы, путем замены дорогостоящих материалов на более простые, выполняя заготовки из разнородных металлов, производя покрытие поверхностей слоями дефицитных металлов и т.п.
В настоящей работе предлагается принципиально новая схема сварки взрывом. В этой схеме не осуществляется разгон всего плакирующего слоя, а лишь разгон свободной поверхности плакирующей пластины. Такое движение поверхности начинается после выхода ударной волны на эту поверхность. Скорость ее движения легко оценить, используя уравнения состояния материала плакирующей пластины и применяемого взрывчатого материала. Очевидно, что соударение поверхностей будет реализовано, если установочный зазор между соединяемыми поверхностями будет уменьшен до такой величины, чтобы осуществить это соударение.
Такая схема сварки имеет свои достоинства:
-
в этой схеме уменьшается количество взрывчатого материала в 3-^-5 раз, т.к. толщина заряда в этом случае может быть близка к значению критического размера для детонации ВВ;
-
с уменьшением количества ВВ уменьшается деформирование соединяемых металлов;
-
по этой же причине создается возможность приварки взрывом каких-либо деталей на изделие;
4.создается возможность сварки металлов, склонных к хрупкому разрушению;
5.практика показала, что в данной схеме нет ограничения геометрических размеров деталей для выполнения их соединения;
б.удается снизить количество дефектов в изделиях, характерных для сварки по традиционной схеме с применением больших зарядов ВВ и возникающих из-за больших деформаций, вызванных ударом всей массы метаемой пластины;
7. снижены требования к устройству взрывных камер, полигонов и их расположеншо по отношению к другим объектам за счет использования небольших по весу зарядов ВВ.
Цель работы, установление связи физических параметров процесса сварки с образованием прочного соединения и формированием соответствующей этому соединению микроструктуры сварного шва и прилегающих к границе соединения слоев, разработка научно обоснованных технологий сварки для ряда предприятий.
Научная новизна. Изучению микроструктуры зоны соединения при сварке взрывом посвящено большое количество работ. С помощью микроскопа наблюдают волнообразование, пластические течения, образование вихрей, расплавов, интерметаллидов и т.п. Часто в исследованиях не оговариваются условия получения соединений. Но при применении одних и тех же схем сварки и технологических приемов можно получать различную структуру биметалла, которая должна определять работоспособность изделия. По-видимому, многообразие параметров, от которых зависит механизм деформации в зоне соединения, усложняет анализ условий получения соединений.
В работе предложена и разработана новая схема сварки - при малых установочных зазорах, которая упрощает классификацию параметров сварки. Если учесть, что сварка по предлагаемой схеме осуществляется при установочных зазорах, равных нескольким десятым долям мм, а скорость свободной поверхности ударяющей пластины при этом постоянна по величине, то основным кинематическим параметром,
принимаемым во внимание, является скорость детонации или скорость точки контакта. Угол соударения не учитывается при анализе процесса сварки, так как он для каждой взятой пары металлов в назначенном интервале значений установочного зазора одинаков, а для всех исследованных пар металлов он составлет 4-г7.
Экспериментально исследован процесс сварного соединения при сварке с малыми установочными зазорами. Выяснилось, что прочность соединения возрастает с увеличением установочного зазора. Анализ микроструктуры зоны сварки показал, что соединение металлов осуществляется в основном за счет образования прослойки на границе соединения, и прочность соединения зависит от ее непрерывности. Образование непрерывной литой прослойки связано с увеличением установочного зазора.
Практическая ценность. Разработана схема сварки взрывом при малых установочных зазорах, которая имеет существенные достоинства: удается уменьшить в несколько раз вес необходимого заряда ВВ и значительно снизить деформацию соединяемых металлов. Кроме того, величина зазора является основным технологическим параметром, определяющим микроструктуру на границе соединения и, как следствие, качество сварки. Разработаны следующие технологии:
а) технология изготовления износостойкого сельскохозяйственного
инструмента - плугов;
б) технология изготовления переходных электрических шин (медь +
алюминий;
в) технология плакирования направляющих планок клетей
прокатных станов из ст.З слоем латуни для повышения
износостойкости;
г) технология получения биметалла БрНХК + ст.12Х18Н10Т для
корпусов реакторов АЭС;
д) технология сварки заготовок из титана и ст.12Х18Н10Т для
изготовления патрубков в переходных соединениях химических
агрегатов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, "четырех глав и приложения. В конце работы сформулированы основные результаты, даны выводы. Работа изложена на 125 страницах текста, содержит 69 рисунков, 6 таблиц и список цитированной литературы (31 наименование отечественных и зарубежных авторов) Состоит из введения, 4 глав, выводов и списка литературы.
