Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Основные закономерности и особенности образования соединения при сварке взрывом многослойных композиций 10
1.1. Основные схемы и параметры сварки взрывом 12
1.2. Существующие представления о кинетике процесса соударения при сварке взрывом 26
1.3. Цель и задачи исследования 35
Глава 2. Материалы и методы исследования 37
2.1. Основные материалы, применяемые в работе 37
2.2. Экспериментальные методы определения кинематических параметров сварки взрывом 41
2.3. Разработка методики расчета кинематических параметров соударения при сварке взрывом многослойных композитов 49
2.5. Математические методы обработки и аппроксимации экспериментальных данных 56
Выводы 62
Глава 3. Исследование закономерностей процесса высокоскоростного соударения пластин в многослойном пакете при сварке взрывом 63
3.1. Экспериментальное исследование кинетики соударения пластин при сварке взрывом многослойных композиций 63
3.2. Расчетно-экспериментальное определение длительности начальной стадии разгона и скорости соударения пакета пластин на г -той межслойной границе композита 68
3.3. Построение функций настроечных коэффициентов от фазы разгона и суммарной толщины пакета 83
Выводы 90
Глава 4. Практическая реализация результатов исследования 92
4.1. Разработка алгоритма расчета параметров сварки взрывом металлических многослойных композиционных материалов 92
4.2. Разработка технологии изготовления трехслойных композитов АМг5-А1-Сталь 3 106
4.3 Совершенствование технологии сварки взрывом композиционных титано-алюминиевых заготовок корпусов антенно-фидерных устройств космической техники 110
Выводы 116
Общие выводы 118
Литература 120
- Основные схемы и параметры сварки взрывом
- Разработка методики расчета кинематических параметров соударения при сварке взрывом многослойных композитов
- Построение функций настроечных коэффициентов от фазы разгона и суммарной толщины пакета
- Совершенствование технологии сварки взрывом композиционных титано-алюминиевых заготовок корпусов антенно-фидерных устройств космической техники
Введение к работе
Актуальность темы диссертационного исследования.
Сварка взрывом (СВ) в большом числе случаев является эффективным, а иногда и единственным возможным способом получения высококачественных композиционных материалов и узлов различного технического назначения. Постоянно возрастающие потребности промышленности в многослойных композитах с различным сочетанием материалов слоев обуславливают необходимость увеличения объемов работ по технологическому проектированию последних.
Для получения качественного соединения на каждой межслойной границе многослойного композита необходимо точно дозировать энерговложения, зависящие, в первую очередь, от кинематических параметров процесса, и в частности, от скорости соударения слоев Vci. Значение последней при этом должно находиться в некотором интервале величин, определяемым свойствами свариваемых металлов.
Сложность и многофакторность процесса соударения элементов многослойных пакетов металлических пластин не позволяет описать данный процесс некоторой универсальной зависимостью, поэтому для оценки параметров соударения был разработан ряд расчетных и экспериментальных методик, представляющих собой многоэтапный процесс определения кинематических параметров на каждой границе многослойного композита. Эту задачу решали ряд исследователей: Беляев В. И., Дерибас А. А., Кобелев А. Г., Кузьмин Г. Е., Кузьмин С. В., Лысак В. И., Мали В. И., Пай В. В., Седых В. С, Сонное А. П., Трыков Ю.П., Шморгун В. Е., Akbari Mousavi А. А, АИроиг R., Meyers М. A., Moorr L. Е., San Feng, Sui GuoFa, Shao P. H., Zhang Dengxia. Однако предложенные ими методики и модели обладают рядом допущений, не отражающих реальной картины процесса и приводящих в итоге к неточной оценке параметров соударения на границах многослойного композита.
Актуальность выбранной темы диссертационного исследования подтверждается выполнением ее в рамках грантов РФФИ 09-01-97014-р, РФФИ 11-08-00244-а.
Цель и задачи работы. Целью настоящей работы является построение достоверной математической модели процесса высокоскоростного последовательного соударения при сварке взрывом на основе изучения кинетики разгона и соударения пакетов провзаимодействовавших в полете пластин на второй и последующих меж-слойных границах.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе поставлены и решены следующие задачи:
1. Экспериментально исследована кинетика соударения элементов в многослойном пакете металлических пластин при СВ по одновременной схеме.
Автор выражает глубокую благодарность Заслуженному работнику высшей школы, доктору технических наук, профессору В. П. Багмутоеу за неоценимую помощь в разработке математической модели, проведении ее анализа и советы по материалам диссертации, доктору технических наук, профессору С. В. Кузьмину за участие в формировании направления работы и неоценимую помощь в анализе результатов исследования.
Проведена оценка длительности начальной (переходной) стадии контактного взаимодействия соударяющихся тел, в течение которой происходит передача импульса от ударяющего тела ударяемому.
Создана адекватная математическая модель высокоскоростного соударения металлических пластин при одновременной сварке взрывом многослойных композитов.
Установлены количественные взаимосвязи и выявлены основные коррелирующие и аппроксимирующие зависимости между коэффициентами расчетной модели и исходными условиями взрывного нагружения системы кососоударяющихся металлических тел.
Результаты исследования положены в основу разработки и совершенствования технологических процессов сварки взрывом многослойных композиционных материалов.
Научная новизна состоит в выявлении основных закономерностей кинетики послойного соударения металлических пластин при сварке взрывом многослойных пакетов по одновременной схеме.
Установлено, что продолжительность начальной стадии разгона тн системы пластин на второй и последующих границах многослойного композита, в течение которой происходит передача импульса от ударяющего тела (системы сваренных в полете пластин) ударяемой пластине, существенно зависит от единичной массы взаимодействующих тел и фазы разгона метаемого элемента и лежит в диапазоне от 1 до 13 мкс.
Предложена новая математическая модель взаимодействия элементов в многослойном пакете металлических пластин при сварке взрывом, базирующаяся на гипотезе постепенного вовлечения в движение массы ударяемой пластины и позволяющая достоверно рассчитать интенсивность разгона пакета в пределах начальной стадии, а также ее длительность тн.
Путем обобщения большого количества экспериментальных данных определены настроечные коэффициенты модели {к, п, х, v), влияющие на характер разгона сваренного в полете пакета пластин. Показано, что первая пара коэффициентов характеризует интенсивность нарастания присоединенной массы к ударяющей пластине, а коэффициент х определяет интенсивность спада контактного давления на рассматриваемой границе соударения, существенным образом влияя на расчетную длительность начальной стадии разгона тн.
Методы исследования. Исследование процессов скоростного соударения в многослойном пакете при сварке взрывом осуществлялось с использованием реостатной методики, разработанной в Институте гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН (г. Новосибирск).
В работе использовался измерительно-регистрационный комплекс, оснащенный современной высокоточной электронной аппаратурой: осциллографами Fluke 124, GDS-820C, Tektronix DPO2000, электронно-счетными частотомерами 43-63 и
стабилизированными источниками питания. Изучение микроструктур проводили с помощью микроскопа «Axiovert» 40 МАТ. Расчет параметров соударения свариваемых элементов и математическая обработка полученных результатов осуществлялись с помощью общепринятых математических моделей и специализированных пакетов прикладных программ.
Практическая значимость. Полученные результаты позволили разработать алгоритм расчета параметров соударения на каждой из границ многослойного композита и научно-обосновано подойти к разработке и усовершенствованию технологических процессов изготовления переходных элементов из композита АМг5+А1+Ст.З для сварки алюминиевых палубных надстроек со стальным корпусом судна и многослойных заготовок ВТ 1-0 + АД1 + АМг корпусов приборов антенно-фидерньгх устройств для РКК «Энергия» им. С. П. Королева.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на 6-ти международных конференциях (2007, 2010 - г. Волгоград; 2008 - г. Лиссе, Нидерланды; 2009, 2010 - г. Екатеринбург; 2011 - г. Москва;), всероссийских конференциях (2008 - г. Москва; 2009 - г. Новосибирск), региональных конференциях молодых исследователей (2007, 2008, 2009, 2010 - г. Волгоград), а также на ежегодных научно-технических конференциях и научных семинарах ВолгГТУ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 печатных работ, в том числе 4 статьи в российских периодических рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 6 статей в сборниках трудов международных научно-технических конференций, 9 тезисов докладов на всероссийских и региональной конференциях.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературных источников и приложения, содержит 130 страницы машинописного текста, 60 рисунков, 9 таблиц. Список использованной литературы включает 113 наименований.
Основные схемы и параметры сварки взрывом
Сварка взрывом как процесс высокоскоростного взаимодействия твердых тел сопровождается рядом сложных физических процессов в результате совместной пластической деформации приконтактных областей свариваемых металлов. В работах [4.. 11] доказано, что процесс образования соединения при сварке взрывом идет по твердофазному механизму, протекающему согласно теории топохимических реакций в три стадии:
1) образование физического контакта — сближение атомов соединяемых металлов за счет пластической деформации на расстояние, при котором возможно физическое ван-дер-ваальсовское или слабое химическое взаимодействие;
2) активация контактных поверхностей (образование активных центров). При сварке разнородных металлов на этой стадии происходит образование активных центров на поверхности более твердого из соединяемых металлов. При сварке однородных металлов первая и вторая стадии практически сливаются в одну, т.к. активация обеих контактных поверхностей начинается в процессе их сближения при смятии отдельных микровыступов за счет совместной пластической деформации;
3) объемное взаимодействие. Эта стадия наступает с момента образования активных центров на соединяемых поверхностях. В течение этой стадии происходит развитие взаимодействия соединяемых металлов как в плоскости контакта с образованием прочных связей, так и в объеме зоны контакта. Этот процесс протекает на активных центрах, в частности, представляющих собой дислокации с полями напряжений. В плоскости контакта он заканчивается слиянием дискретных очагов взаимодействия, а в объеме - релаксацией напряжений. Для сварки взрывом время данной стадии близко к нулю.
Процесс протекания этих трех стадий возможно контролировать путем варьирования параметров сварки и подбором соответствующих взрывчатых веществ (ВВ) с целью достижения необходимых для получения качественного соединения условий соударения [12..23].
Схемы сварки взрывом
В настоящее время известно более тысячи технологических схем сварки металлов взрывом [24], общим признаком которых является разгоняющее действие продуктов детонации (ПД) взрывчатого вещества (ВВ) на метаемый элемент и его косое соударение с другими элементами. Несмотря на разнообразие технологических схем, в их основе лежит одна принципиальная схема получения металлических слоистых композиционных материалов плоской конфигурации (рис. 1.1, 1.2) [25].
Свариваемые пластины 1, 2 и 3 устанавливаются друг над другом с некоторым зазором hi, необходимым для разгона метаемой пластины до определенной скорости, параллельно друг другу (рис. 1.1, 1.2). На метаемую пластину 1 помещается заряд ВВ 4 высотой Н, инициирование которого осуществляется детонатором 5. Собранный таким образом пакет размещается на основании 6.
После инициирования взрывчатого вещества 4 детонатором 5 метаемая пластина 1 под действием продуктов взрыва приобретает скорость VCi при этом точка контакта свариваемых пластин передвигается вдоль поверхности неподвижной пластины со скоростью VK D, где D - скорость детонации взрывчатого вещества. Вследствие высоких значений скорости соударения и давления в окрестности линии контакта реализуются условия, обеспечивающие интенсивное совместное пластическое деформирование свариваемых металлов в околошовной зоне, приводящее к образованию физического контакта, активации поверхностей и формированию соединения.
Параметры сварки взрывом
Физические процессы, сопутствующие сварке взрывом, в значительной мере зависят от величины основных параметров высокоскоростного соударения. Эти параметры условно делятся на две группы [26]:
1) параметры, описывающие исходные условия сварки и внешние процессы, обеспечивающие разгон и соударение свариваемых тел. К ним относят:
- установочные параметры (определяются выбранной схемой процесса);
- параметры заряда ВВ;
- кинематические параметры (определяют конфигурацию косого соударения);
- параметры свариваемых материалов;
2) параметры, описывающие внутренние (собственно сварочные) процессы и явления, протекающие в соударяющихся металлах и приводящие к их схватыванию.
Установочными параметрами или параметрами, определяющими взаимное расположение пластин являются: начальное расстояние между метаемой и неподвижной пластиной h, начальный угол между ними а, размеры краевых нависаний L, которые необходимы для уменьшения влияние эффекта бокового разлета продуктов взрыва ВВ.
К параметрам ВВ относят величины, которые описывают характер и кинетику разгона метаемого элемента и количество энергии, вводимой в систему соударяющихся пластин. Основным параметром является скорость детонации D (скорость продвижения фронта химического превращения ВВ в газообразные продукты взрыва), которая зависит от начальной плотности ВВ р, размеров заряда, показателя политропны п, теплоты взрыва и др. [27].
Расчет скорости соударения Vc свариваемых пластин производится по моделям одно- [28, 29] и двумерного [30, 31] метания. При расчете, основанном на модели одномерного метания тела, величина Vc определяется по следующим зависимостям
Разработка методики расчета кинематических параметров соударения при сварке взрывом многослойных композитов
Как отмечалось в п. 1.2 при сварке взрывом многослойных металлических композиционных материалов целесообразным является использование одновременной схемы, при которой энергия одного заряда ВВ расходуется на образование соединений на всех межслойных границах композита. Основные трудности при выборе режимов сварки многослойных композиционных материалов вызывает определение послойных скоростей соударения Vci (рис. 1.2).
В [100] была предложена и обоснована кинематическая модель процесса сварки взрывом многослойных композитов, согласно которой разгон сваренного в полете пакета металлических пластин происходит в две стадии:
1) начальная стадия - интенсивный набор скорости за весьма малый промежуток времени до значения рассчитанного из закона сохранения импульса;
2) плавного разгона пакета за счет остаточного давления продуктов детонации ВВ до скорости определяемой параметрами заряда ВВ, фазой разгона и уставочным зазором на рассматриваемой границе.
Исключение из рассмотрения начальной стадии разгона ведет к существенным ошибкам при оценке параметров соударения на межслойных границах свариваемого композита и, как следствие, проблематичности реализации оптимальных свойств многослойных композитов. Поэтому расчет скорости соударения и длительности начальной стадии разгона на второй и последующих границах сводился к следующему [101, 102].
1. Скорость Рг(іо) подлета системы из / ранее сваренных пластин объединенной массой М{ к неподвижной г+1-й пластине массой ті+\ в момент т = т0 перед их соударением определяется импульсом сил ударяющей системы /г(т0)
В дальнейшем скорость Кг(т0) будет трактоваться как скорость активной (ударяющей), иначе контактной поверхности системы из / пластин (для краткости изложения - г -й пластины) и z +l-й пластины.
Скорость тыльной (пассивной) стороны z +l-й пластины в начальный момент т = То
2. В конце фазы разгона z +l-й пластины, т.е. в момент времени т = тк скорости контактной Кг(тк) и тыльной Vi+i(xK) поверхностей равны скорости всей системы из /+1 сваренных пластин суммарной массой Мі+\, определяемой в соответствии с законом сохранения исходного импульса сил: где Мт = МІ + тин-1. (2.12)
3. Масса z +l-й пластины вовлекается в движение в процессе соударения не мгновенно, а так, что в текущий момент времени т фазы разгона (тє[т0; тк]) объединенная расчетная масса пакета из і+l пластин Мр.,+і состоит из массы М{ ударяющей системы пластин и части массы т,+\ ударяемой z +l-й пластины (рис. 2.11, б): где Р = Р1+) (т) - функция, условно определяющая степень вовлечения массы гН-й пластины в перемещение путем ее деформирования (рис. 2.11, а), причем
Таким образом, в соответствии с обозначениями (2.12), (2.13) и условиями (2.16)
4. Разность количеств движения контактной M V,(x) и тыльной MpKi+i(x) сторон /+1-й пластины в любой момент времени т фазы разгона уравновешивается разностью импульсов сил /,(то), /г+і(х) соответственно в моменты времени х0 и т: где /г+і(т) - часть исходного импульса, приводящего в движение часть z+1-й пластины в момент времени т.
Из уравнения баланса (2.16) при х = т0 с учетом формул (2.9), (2.10), (2.15) следует а при х = хк с использованием (2.11), (2.15) получаем из (2.17) соотношение I,+I(TO) = IXTO) = KKM, (2-18) которое вместе с выражением (2.13) говорит о завершении фазы разгона /+1-й пластины.
Уравнение (2.18) в силу независимости функций V,(r), V,+\(x) и /,+i(x) можно переписать следующим образом: где А - некоторая константа.
Так как равенство (2.19) должно выполняться для любого момента времени тє[т0, тк], то при т = То с учетом (2.9) имеем А = 0. Следовательно, из (2.19) получаем выражение для определения скоростей тыльной стороны /+1-й пластины в период фазы разгона [то, хк] (рис. 2.11, в): и ее контактной поверхности WT) = AM (2.21)
Таким образом, за период разгона [т0, тк] контактная сторона /+1-й пластины теряет скорость от V,(xo) (2.9) до Кг(хк) (2.11) в связи с постепенным увеличением движущейся массы Мр системы пластин (см. рис. 2.11, б). В то же время тыльная сторона рассматриваемой пластины наращивает скорость от F,+I(TO) = 0 (2.10) до скорости всего пакета из г+1 пластины F,+I(TK) = V,(xK).
Текущей скорости Vl+\{x) соответствует импульс сил где функцию р{х) = р,(т) можно трактовать как контактное давление, необходимое для преодоления сопротивления материала г+1-й пластины при передаче движения от активной к ее пассивной поверхности.
Рассмотрим дополнительные условия на введенные выше функции и следствия из них, полагая, что процесс изменения контактных скоростей точек поверхностей ударяемой пластины и присоединения массы $т1+] можно приближенно описать гладкими функциями. Для этого потребуем, чтобы
Кроме того, выравниванию скоростей Уг{х) и Vl+\{x) в конце фазы разгона (т = тк) должны соответствовать условия
Таким образом, применение данной модели позволяет рассчитать скорость пакета провзаимодейтвовавших платин в процессе сварки в каждый момент времени в пределах начального этапа разгона и продолжительность последнего при условии правильного выбора настроечных коэффициентов для различных условий сварки взрывом, что и будет рассмотрено в главе 3.
Построение функций настроечных коэффициентов от фазы разгона и суммарной толщины пакета
Рассмотренные графические зависимости настроечных коэффициентов {aq} от основных характеристик процесса взрывного нагружения, являются по сути сложными функциями, применение которых для практических целей может вызывать ряд затруднений по достоверному определению искомых коэффициентов. Поэтому на данном этапе исследований были проведены мероприятия по их упрощению и приведению к наиболее простому виду путем применения соответствующего математического аппарата (аппроксимации и интерполяции сложных функций и замены их более простыми).
Исходные и сформированные функции для k, п и % представлены на рис. 3.12, 3.13,3.14.
Для удобства использования соотношений математической модели (3.2), (3.3) на практике зависимости aq = ад(д , h\/H) необходимо привести к наиболее простому виду путем применения аппроксимаций. Расчеты показали, что для получения удовлетворительных результатов по сходимости, данные зависимости достаточно привести к уравнению плоскости вида:
Были сформированы следующие функции для сочетаний металлов сталь+сталь, алюминий+алюминий и алюминий+сталь (см. таблицу 3.2). Коэффициенты выбранной аппроксимирующей функции для заданных областей изменения управляющих параметров и заданного сочетания материалов будут единственными, но это не исключает выбор и других аппроксимаций, удовлетворяющих заданной точности эксперимента.
На рис. 3.15 для функций к, п и % приведены графики зависимости коэффициентов А, В, С от механических характеристик свариваемых материалов о0.2/ав, показывающие тенденцию перехода от более пластичного материала к менее пластичному. Как видно из графиков, при изменении пластичности свариваемых материалов на процесс высокоскоростного взаимодействия оказывает влияние фаза разгона, толщина материалов, а также другие факторы, которые описывает свободный коэффициент С.
Полученные зависимости позволяют в первом приближении определить значения настроечных коэффициентов для (в представленном диапазоне изменения ОоУав) известных комбинаций свариваемых материалов.
Для упрощения процедуры определения отношения аоУо"в композиции материалов алюминий+сталь использовали правило смеси в разнородных композиционных материалах. где vh Vj+i - объемные доли соответственно ударяющей и ударяемой пластин в сваренном композите, ot, о,+/ - предел прочности (текучести) соответственно метаемой и промежуточной пластин.
Для более наглядного представления графиков 3.15 в виде эмпирических зависимостей проведем ряд преобразований. Распишем формулы в табл. 3.2 в следующем виде:
Зависимости (3.28), (3,29), (3.30) дают возможность предварительного расчета настроечных коэффициентов при сварке взрывом многослойного пакета пластин на второй и последующих межслоиных границах в рамках начального этапа разгона с учетом воздействия внешних сих, а также свойств соударяемых тел.
Некоторые результаты сопоставления расчетных кривых скорости на начальной стадии разгона пластин на основе (3.2), (3.3) и соотношений {aq} с аналогичными расчетами по Vl+j и тн, полученными как с использованием более точных (но и более сложных функций), так и экспериментальных данных, приведены на рис. 3.16. Наибольшие по модулю отклонения на всей совокупности опытных данных по V,+/ не превышали 15%.
Совершенствование технологии сварки взрывом композиционных титано-алюминиевых заготовок корпусов антенно-фидерных устройств космической техники
В ракетно-космической технике широкое применение находят детали и узлы из слоистых металлических композиционных материалов, единственно возможным способом получения, которых является сварка взрывом. Эти детали применяются в виде корпусов приборов антенно-фидерных устройств, представляющие собой пустотелые конструкции с боковыми и задней стенками из АМгб и верхней (замыкающей) крышкой из титана ВТ 1-0, привариваемой (после монтажа электронно-навигационной аппаратуры внутри корпуса) электронно-лучевой или лазерной сваркой к титановой окантовке корпуса.
Корпуса приборов (разработаны ВолгГТУ [113] совместно с РКК «Энергия» им. С. П. Королева (г. Королев, Московской области) изготавливают из сваренных взрывом композиционных трехслойных (ВТ1-0+АД1+АМг6) плит габаритными размерами 500x300 мм с толщинами соответственно титанового слоя 5 мм и основы из АМгб 30 (60) мм, производимых согласно техническим условиям ЗЗУ.0371.034. Учитывая, что равнопрочного соединения между прочным алюминиевым сплавом, например, АМгб и титаном ВТ 1-0 при сварке напрямую получить не удается, между основными слоями вводят прослойку из технически чистого алюминия АД1, что регламентировано упомянутыми ТУ.
Сложность расчетного определения оптимальных параметров режима сварки взрывом трехслойного композита ВТ1-0 + АД1 + АМгб по одновременной схеме обусловлена существенной нестационарностью процесса и использованием разнотолщинных и неравноплотных металлов слое.в. Соударение последних на каждой границе сопровождается нарастанием суммарной массы металла, вовлекаемого в процесс, и изменением скорости соударения, что в совокупности с неоднородностью физико-механических свойств (со, р, НВ, S) металлов слоев приводит к различию энергетических условий формирования сварного соединения на межслойных границах.
Авторами [8, 113] производились исследования свариваемости и анализ свойств Ті + А1 + АМгб с толщиной слоев композита 5 + 2 + 30 мм, в результате которых был определен диапазон значений скоростей соударения слоев на первой межслойной границе Vc\ = 500 ... 700 м/с, обеспечивающих максимальную прочность соединения слоев на обеих межслойных границах (рис. 4.18). Тем не менее, рекомендованные режимы сварки не обеспечивали высокой стабильности прочностных свойств получаемого композиционного материала.
Поэтому для повышения прочностных свойств материала и оптимизации послойных энерговложений провели расчет параметров сварки взрывом с применением разработанной математической модели, путем варьирования проектных параметров h, Н при фиксированном значении толщины промежуточной алюминиевой прослойки, равной в исходном варианте 2 мм. При таком сочетании материалов и их толщин единственным приемлемым режимом сварки является такой, при котором на «проблемной» границе Ті + Al W2 « 0,-6 МДж/м , что соответствует «порогу» равнопрочности (рис. 4.19).
Анализ полученных зависимостей с энергетических позиций формирования соединения на этой границе показывает, что при случайных отклонениях установочных параметров от номинальных (расчетных), например уменьшении сварочного зазора вследствие локального прогиба пластин (что имеет место при сварке взрывом крупногабаритных заготовок) энергия W M на границе ВТ 1-0 +АД1 опускалась ниже W M (см. рис. 4.19, а, кривая 2), что и приводило к появлению непроваров пр экспериментальной отработке технологической схемы. Увеличение толщины средней алюминиевой пластины всего на 0,3 мм позволяет повысить W2 "А до 0,65 ... 0,67 МДж/м2 (рис. 4.19, а) и, как следствие, добиться гарантированного прочноплотного соединения слоев по всей площади сварных заготовок. На рис. 4.20 приведены кривые разгона и энергозатраты на границах исследуемого композита, построенные для режимов базовой (см. рис. 4.20, а) и оптимизированной технологии (см. рис. 4.20, б).
Оптимизированные параметры режима сварки взрывом позволили по сравнению с ранее применявшимися уменьшить значения Н на -15% при использовании более разбавленной смеси аммонита 6ЖВ с кварцевым песком. При этом удалось снизить энергозатраты на второй межслойной границе с -2,2 до -1,6 МДж/м , что, в свою очередь, привело к снижению вероятности появления дефектов на этих границах и увеличению средней прочности слоев на отрыв композита с 85 до 110 МПа (рис. 4.21, табл. 4.3).
С использованием разработанных элементов изготавливаются партии композитных трехслойных титано-алюминиевых плит (рис. 4.22), предназначенных для корпусов приборов антенно-фидерных устройств космической аппаратуры. Экономический эффект от внедрения, подтвержденный актами внедрения, составил 2,23 млн. руб. в сопоставимых ценах 2005 г. В настоящее время все космические системы оснащаются композитными деталями, получаемыми по данной технологии.
