Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Физические основы

Читайте также:
  1. БЛОК № 1 – Строительная теплофизика, теоретические основы создания микроклимата, отопление
  2. Власть в организации виды, основы, типы, формы.
  3. Возникновение и развитие психики в филогенезе. Критерии психического отражения. Основы стадии становления психики в филогенезе. Сравнительный анализ психики животных и человека.
  4. Вопрос 1. Методологические основы изучения детерминант преступности
  5. Вопрос 18 Язык и речь как основы формирования этнических особенностей людей.
  6. Вопрос № 58. Межличностные отношения в зрелом и пожилом возрасте. Психологические основы социальной работы с пожилыми людьми.
  7. Г л а в а 5. Основы функционального проектирования зданий и помещений сервисного обслуживания населения

При инициировании взрыва по заряду ВВ распространяется детонационная волна, скорость фронта которой И измеряется тысячами метров в секунду (см. рис. 1). Под действием высокого давления расширяющихся продуктов взрыва метаемая пластина приобретает скорость V0 порядка нескольких сотен метров в секунду и соударяется с неподвижной пластиной под определенным углом γ = α+β. В окрестности точки соударения развиваются высокие давления, на порядок превосходящие пределы прочности материалов, которые, согласно гидродинамической теории, текут подобно жидкостям. Течение в зоне соударения определяется углом соударения γ и скоростью точки контакта VК, которые связаны с исходными параметрами со ударения и позволяют изменять режим сварки. В определен ном диапазоне изменения этих двух параметров впереди точки контакта возникает стационарный поток массы соединяемы; материалов в виде кумулятивной струи или облака дисперсные частиц. При этом производится самоочищение свариваемых поверхностей, а за точкой контакта создаются условия для и; сближения под действием высоких давлений соударения и совместного пластического течения. Длительность процесса составляет 10-6—10-5 с, поэтому диффузия на заметную глубин происходить не успевает. В оптимальных режимах соударения расплавы не фиксируются. При избыточной энергии соударения наблюдаются отдельные участки с расплавами.

Физические явления, сопутствующие сварке взрывом, структура и свойства соединений в значительной степени зависят основных параметров сварки взрывом, которые классифицируют на кинематические (скорость движения точки контакт VК, скорости метания V0)

Для создания в зоне соударения свариваемых пластин необходимых условий соединения их в твердой фазе (образовании физического контакта и активных центров) необходимо, чтобы скорость точки контакта Vк была меньше скорости распространения объемных волн сжатия С; в противном случае металл не успевает деформироваться и сварка не произойдет. Это условие осуществляется применением ВВ с соответствующей скоростью детонации.

Метаемая пластина приобретает максимальную скорость на расстоянии h, поэтому на практике сварочный зазор выдерживают в пределах

h= (1–2)δ. (1)

 

С приемлемой для приближенных оценок точностью величина С может быть определена также по формуле:

(2)

где k — модуль объемного сжатия металла, кгс/см2; ρ — плотность металла, (кг/м3)

Скорость метания:

(3)

 

С этих позиций в настоящее время объясняется первоначальная реализация сварки взрывом по так называемой угловой схеме (с исходным расположением контактирующих поверхностей под некоторым углом α), снижавшей скорость VК до величин, меньших с, при применении ВВ со скоростями детонаций D (например, гексогена) по следующей зависимости:

(4)

(5)

Опыты показывают, что для ряда сочетаний металлов (титан — сталь, алюминий — сталь и т. п.) выполнение условия C является необходимым, но недостаточным. Прочность их соединений продолжает расти с уменьшением Vк и в «дозвуковой области». При этом нижний предел возможного уменьшения Vк пока составляет 1800—2000 м/с и определяется производством ВВ с этой минимально возможной величиной.

Для создания прочного соединения металл в зоне соударения должен быть в определенной степени пластически продеформирован, чтобы в течение очень короткого времени, определяющегося скоростью сварки, разорвать подавляющую часть химических связей на обеих контактирующих поверхностях и заменить их новыми. Требуемая энергия активации этого процесса при сварке взрывом может развиваться только в результате пластической деформации металла в вер­шине угла у, степень которой обусловливается расходуемой на нее долей кине­тической энергии соударения свариваемых частей. Последняя определяется из энергетического баланса сварки взрывом:

(6)

(7)

(8)

(9)

где W — удельная кинетическая энергия соударения свариваемых частей;

W1— удельная кинетическая энергия системы сваренных частей;

W2 — удельная кинетическая энергия, затраченная на пластическую деформацию прилегаю­щих к контактирующим поверхностям слоев металла;

W3 — удельная энергия, уносимая из свариваемой системы с металлом под действием кумулятивного эффекта.

m1и m2—массы метаемой и неподвижной пластин

В приведенном балансе не учитываются диссипативные потери на колебания соударяющихся тел и нагрев метае­мого тела продуктами взрыва ВВ из-за незначительности их величин.

 

Технология

Сваркой взрывом можно соединять практически любые разнородные металлы и сплавы. Число получаемых композиций до­стигает нескольких сотен.

Определенные трудности возникают при сварке взрывом материалов с пониженными пластическими свойствами (молибден, вольфрам, закаленные и высокопрочные стали, чугун и др.), что обусловлено интенсивной деформацией при двойном перегибе метаемой пластины (см. рис. 1) и высоким уровнем остаточных напряжений, сопутствующих процессу. Материалы с низкой температурой плавления (свинец, олово, алюминий), обладающие к тому же высокой пластично­стью, требуют минимального введения энергии при сварке взрывом и дополнительных мер по защите поверхности от бризантного действия ВВ.

Достаточно сложной технологической задачей является получение сваркой взрывом равнопрочного соединения материалов, образующих хрупкие интерметаллиды. Такие композиции, как сталь-алюминий, сталь-титан и т. п., сваривают на умеренных режимах. В случае сварки толстых листов таких материалов, требующей значительных энерговложений, применяют промежуточные прослойки из материалов, не образующих интерметаллидов с соединяемыми материалами.

Твердость свариваемых материалов значительно влияет на структуру и прочность соединения. В частности, не удалось по­лучить прочных соединений закаленных сталей с алюминием и титаном без специальных технологических приемов.

Перед сваркой взрывом соединяемые материалы должны быть соответствующим образом подготовлены. Загрязнения свариваемых поверхностей масляными пленками, ржавчиной, окали­ной и т. п. недопустимы при СВ, так как при скоростях детонации 2000—2500 м/с с контактной поверхности удаляется только тонкий слой толщиной до 12 мкм.

Опыт, полученный при СВ, показал, что свариваемые поверхности должны быть зачищены до металлического блеска или протравлены и обезжирены.

Исходные материалы не должны иметь внутренних дефектов (включений, пор, трещин), в противном случае возможно разрушение. Практика СВ показала, что прогиб исходных листовых заготовок не должен превышать 5—10 мм на погонный метр. Несоблюдение этого требования приводит к недопустимому колебанию сварочного зазора и, как следствие, к нестабильности свойств биметаллических заготовок по площади вплоть до отсутствия прочности или появления непроваров.

Для приближенного определения нижней границы области сварки можно использовать выражение

(10)

где НB — твердость по Бринеллю.

Минимальную скорость метания можно определить из выражения

(11)

 

Скорость точки контакта определяет время протекания деформационных процессов в зоне соударения, поэтому для получения качественной сварки необходимо ее выдерживать в определенном интервале.


 

 


Дата добавления: 2015-08-03; просмотров: 115 | Нарушение авторских прав


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Требуется| Проведение параметрических исследований по оптимизации массы конструкции ЛА

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.008 сек.)