Ключ. слова: сварка в твердой фазе, массоперенос, ферритная полоска, углерод
Індекс рубрикатора НБУВ: К641.77

Рубрики:

Зварювання металів вибухом

Шифр НБУВ: Ж14161 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Впервые представлена книга по теории и практике обработки металлов взрывом. В данном издании всесторонне освещены теоретические и прикладные проблемы использования энергии взрыва в сварочной технике, приведены результаты содержательных аналитических и экспериментальных работ в области изучения динамики процесса. Дана оценка физико-механических и химических свойств и приведена металлография объектов взрывной обработки. Рассмотрены основы физики взрыва и ударных волн в твердом деформируемом теле. Показано воздействие взрыва, в том числе экстремально высоких скоростей деформации, характерных для взрывных нагрузок, на изменение механических свойств металлических материалов. Приведены конкретные схемы новых технологических процессов упрочнения, сварки, резки, показаны возможности повышения надежности сварных металлоконстркций с помощью взрыва. Уделено должное внимание актуальным проблемам экологии применения взрывных технологий, описаны современные методы защиты окружающей среды от вредного побочного действия взрыва.

Определено температурное поле слоистой заготовки, возникающее при соударении пластин из различных материалов, и усовершенствованы модели ее динамического поведения. Тепловая задача решена методом редукции с использованием преобразования Кирхгофа - Гудмэна. Получено аналитическое решение дважды нелинейной задачи нестационарной теплопроводности для прямоугольной слоистой пластины. Данные результаты можно использовать для определения термических напряжений и деформаций при расчете процесса штамповки. Отмечено, что нагрев заготовок при соударении оказывает существенное влияние на технологические параметры формообразования.

Экспериментально доказана возможность повышения трещиностойкости конструкционных материалов путем использования слоистых композиций, имеющих в своей структуре барьеры - границы слоев, созданные сваркой взрывом.

Науково обгрунтовано та розроблено промислові технологічні процеси прецизійного зварювання вибухом елементів металоконструкцій із забезпеченням заданих геометричних характеристик, необхідних службових властивостей зварних з'єднань та конструкцій у цілому. Проведено детальні дослідження оптимізації умов утворення з'єднання металів поблизу нижньої межі області зварювання вибухом. Вивчено особливості процесів плакування вибухом, пружно-пластичного деформування тонкостінних оболонкових і трубчатих протяжних, а також зварювання ударною хвилею товстолистових, у тому числі багатоелементних, металоконструкцій. Запропоновано оригінальні способи плакування та зварювання вибухом, а також опорні пристрої, які забезпечують задані та (або) допустимі залишкові деформації конструкцій та їх елементів. Розроблено комплекс технологічних процесів прецизійного зварювання вибухом.

Визначено умови та морфологічні критерії утворення інтерметалевих фаз у біметалевих композитах, які не знижують їх експлуатаційні властивості. Одержано залежності процесу руйнування біметалевих композиційних матеріалів від технологічних параметрів зварювання вибухом та особливостей структуроутворення на межах розподілу фаз, доведено можливість в'язкого транскристалітного руйнування за наявності інтерметалевих фаз. На підставі результатів аналізу залежності технологічних параметрів зварювання вибухом біметалевих композицій, їх механічних властивостей та структурних характеристик вперше встановлено можливість одержання біметалевих композицій, які за наявності інтерметалевої фази алюміній - залізо на межі поділу шарів забезпечують необхідну міцність та герметичність з'єднань. Визначено оптимальні технологічні параметри зварювання вибухом для виконання даних вимог. Встановлено критерій надійності біметалевих композиційних матеріалів шляхом статистичної обробки результатів металографічного та фрактографічного досліджень з урахуванням геометрії фасеток руйнування та морфології інтерметалевих фаз.

Розроблено комплекс нових математичних моделей, які забезпечують створення ефективних розрахункових методів аналізу термопружнопластичного деформування елементів конструкцій циліндричної форми за умов імпульсного навантаження. Досліджено напружено-деформований стан і температурний режим з урахуванням великих швидкостей деформування й адіабатичного підвищення температури внаслідок пластичного деформування під час формоутворення та з'єднання порожнистих циліндрів. Запропоновано алгоритми та програми розрахунку на ЕОМ практичних задач високошвидкісного деформування, нероз'ємного з'єднання циліндрів нескінченної та скінченної довжини з урахуванням температури та пластичних ефектів. З використанням розробленого методу на підставі комплексного підходу, що об'єднує числове та інженерне моделювання, розглянуто процес зварювання - паяння вибухом.

Рассмотрены существующие подходы к определению условий формирования волнообразного профиля соединения при сварке металлов взрывом. Отмечены ограничения гидродинамической модели, связанные с тем, что описание процесса, в том числе локализации сдвиговой деформации на границе контакта, не учитывает индивидуальных свойств свариваемых тел. Предложен новый подход к волнообразованию при сварке взрывом в рамках упругопластической модели. Он основан на условии реализации таких режимов косого соударения, которые с учетом динамической вязкости свариваемых металлов с различной статической прочностью должны обеспечивать равенство их сопротивлений формоизменению.

The advantages of explosion welding application for creation of multi-layer metal materials, which production is impossible by other methods, are considered. The results concerning application of multi-layer composite metal materials manufactured by explosion welding in M.K. Yangel SE DO Yuzhnoye developments are showed.

На базе разработанной методики оценки параметров точечной сварки взрывом установлены основные закономерности кинетики соударения листовых металлических элементов в процессе сварки, выявлено влияние технологических параметров процесса на кинематические, установлены взаимосвязи изменения последних со структурой и свойствами получаемых точечных сварных соединений.

Разработана новая счетно-экспериментальная методика, позволяющая оценивать скорость соударения на начальной стадии разгона для второй и последующих границ раздела многослойных металлических композитов при сварке взрывом. Показано, что при расчете скоростей соударения на второй и последующих границах необходимо учитывать приращение количества движения системы за счет действия на нее внешних сил за короткий промежуток времени между соударением на предыдущей границе и "выходом" сваренного пакета на пологий участок разгона.

Рассмотрены существующие подходы к определению условий формирования волнообразного профиля поверхности соединения при сварке металлов взрывом. Отмечены ограничения гидродинамической модели явления, связанные с неучетом индивидуальных свойств свариваемых тел. Предложен новый критерий волнообразования и в целом нижней границы сварки взрывом в рамках упруго-пластической модели. В его основу положено условие реализации таких режимов соударения, при которых обеспечивается равенство динамических пределов текучести свариваемых металлов.

На основе детального исследования характерных областей соударения металлических пластин в определенных кинематических координатах установлено существование, дано феноменологическое описание и количественное определение границ областей сварки взрывом с образованием безволновой линии контакта и с развитием в ОШЗ "аномальных" волн. Показано, что смена механизма формирования сварного соединения при изменении параметров высокоскоростного соударения существенным образом сказывается на распределении максимальных сдвигов металла ОШЗ.

Описана принципиальная схема и работа трехканальной установки для магнитно-импульсной сварки оболочковых тонколистовых конструкций. Показаны преимущества по сравнению с одноканальной установкой.

Прведены исследования, позволившие выявить связь энергетических параметров соударения и качества соединений при сварке взрывом. Установлено, что формирование конечной структуры контактной зоны соединений, от которой зависит их прочность и пластичность, в основном определяется взаимным влиянием двух конкурирующих механизмов - деформационного упрочнения и релаксации (возврата). Даны рекомендации по выбору режимов сварки, обеспечивающих оптимальный энергетический баланс при протекании процессов упрочнения и релаксации структуры.

Отмечено, что начальный участок соединения из чистого алюминия при сварке взрывом может формироваться в особом режиме, которому соответствуют высокие скорости движения точки контакта. Этот участок соединения характеризуется высокой пористостью и низкой прочностью и только специальные меры позволяют сократить его длину или вовсе устранить. Предложено объяснение механизма формирования кумулятивных струй за счет неустойчивости течения поверхностного слоя металла, приближающегося к зоне контакта пластин и испытывающего торможение. Высказано предположение о том, что тот же механизм отвечает за формирование "бугров" в режимах сварки взрывом с волнообразованием.

Проанализирован мировой уровень промышленных технологий сварки взрывом (источник энергии - взрывчатое вещество) и высокоскоростным ударом (источники энергии - пневматические и пороховые ствольные устройства, высокоскоростные водяные струи). Особое внимание уделено попыткам создания ручного инструмента для локальной (точечной) сварки высокоскоростным ударом. Кратко рассмотрены возможные перспективы совершенствования и развития технологий сварки взрывом и высокоскоростным ударом.

Рассмотрены особенности пластической деформации и процесс упрочнения в зоне соединений технически чистого алюминия АД1 и отожженного алюминиевого сплава 1201АМ с высокопрочным алюминиевым сплавом типа 1201АТ, выполненных сваркой взрывом. Для повышения ресурса пластичности деформируемых слоев и улучшения свариваемости при плакировании высокопрочного алюминия сваркой взрывом предложено выполнять пластификацию свариваемых поверхностей путем предварительной химической очистки от упрочняющих фаз.

Оценена эффективность использования сварки взрывом для плакирования чистым алюминием сварных соединений алюминиевых сплавов 7010 и 2024. Показано, что при такой защите швов исключено возникновение коррозионного растрескивания под напряжением и межкристаллитной коррозии.

Рассмотрены закономерности процессов формирования структуры и характера ее изменения в титаностальных соединениях, полученных сваркой взрывом, а также факторы, провоцирующие ухудшение свойств соединений.