Применение взрыва в сварочной технике

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Применение взрыва в сварочной технике

Эти набл юдения поз воля ют предположить, что в случае форсированных режимов при внедрении бугра деформации в противоположную пластину происходит его растекание с образованием двух струй — так называемых усов
...
Это означает, что при волнообразовании вновь формирующийся бугор деформации может быть оттеснен от предшествующего из-за появления уса из материала последнего с образованием свободного пространства между обоими буграми
...
В последующие моменты времени в результате соударения бугра с пластиной это пространство должно заполниться в основном материалом уса и тем самым завершится образование нижней вихревой зоны
...
Схема образования волн в пластинах с многослойным покрытием:/ — начало формирования второго бугра; 2 и 3 — продолжение образования второго бугра; 4 — завершение образования второго бугра и начало формирования третьего бугра; 5 и 6 — продолжение образования третьего бугра
...
Эти набл юдения поз воля ют предположить, что в случае форсированных режимов при внедрении бугра деформации в противоположную пластину происходит его растекание с образованием двух струй — так называемых усов
...
Поэтому бугры сужаются и становятся похожими на короткие струи, а волнообразование происходит в результате попеременного образования струй из обеих пластин и их последующего растекания с образованием вихревых зон
...
В этом случае весь избыток кинетической энергии концентрируется в вихревых зонах, энергоемкость которых теоретически может быть бесконечно большой при небольшой скорости поступательного движения вихревого следа
...
Область существования волнового режима в плоскости координат (у ~Ук) со стороны правой границы окна свариваемости (при относительно высоких у и/или Ук) принадлежит к области малоисследованных режимов, редко встречающихся на практике
...
В частности, в этой области может реализовываться особый режим, впервые обнаруженный и описанный в [29] в связи с обсуждением механизма растекания бугров деформации, возникающих при СВ с волнообразованием
...
При этом режиме на границе соединения вместо волн присутствуют своеобразные «(ферменные конструкции», образованные струями металла, поочередно выбрасываемыми из свариваемых поверхностей (рис
...
Сущность СВУВ заключается в том, что в свариваемых пластинах / предварительно выполняют сквозное отверстие, ось которого перпендикулярна соединяемым поверхностям, пластины устанавливают с необходимым сварочным зазором, а в канал, образованный отверстием, помещают удлиненный цилиндрический заряд ВВ 2
...
В результате взрыва в металле возбуждается мощная волна сжатия с достаточно резким фронтом 5 в виде усеченного конуса (часто такие волны, не вполне корректно, называют УВ), примыкающим к фронту детонационной волны 6
...
За фронтом 5 цилиндрический канал подвергается интенсивному расширению (раздаче), и свободные (свариваемые) поверхности обеих пластин в зазоре сближаются и соударяются с высокой скоростью,
...
Область существования волнового режима в плоскости координат (у ~Ук) со стороны правой границы окна свариваемости (при относительно высоких у и/или Ук) принадлежит к области малоисследованных режимов, редко встречающихся на практике
...
Образование сварного соединения начинается практически от поверхности канала и происходит в особом высокоскоростном режиме до тех пор, пока Ук не снизится до скорости, достаточной для перехода в режим обычного волнообразования
...
Наличие на начальном участке такого типа дефектов может значительно ухудшить качество сварного изделия в целом, так что этот режим и условия его возникновения необходимо специально изучать, так как на сегодняшний день он оставался практически неизученным, несмотря на то, что обычный режим сварки с волнообразованием, которому он сопутствует, был подробно описан в основополагающих работах [28, 29] и в многочисленных последующих публикациях по сварке металлов взрывом
...
Оно основывается на представлениях о возникновении быстрых вращательных движений в приповерхностных слоях металла в области вблизи линии контакта и о нарушении устойчивости течения металла в этой области
...
Сложность физических механизмов процесса СВ и недостаток данных о поведении металлов при давлениях до сотен тысяч атмосфер и скоростях деформирования порядка Ю6 с"1 до сих пор не позволяют завершить создание замкнутой теории
...
В частности, основная особенность режима — волны на поверхности соединения — хотя и моделируются в численных экспериментах, но с отклонением расчетных параметров от реальных значений в несколько раз [228]
...
Поэтому до сих пор широко используется упрощенная модель процесса, состоящая в том, что вместо соударения упругопластических пластин рассматривают косое соударение двух струй жидкости
...
Это обстоятельство, по-видимому, имеет универсальное значение для формирования бугров деформации [229] во всех режимах СВ с волнообразованием на границе соединения
...
Когда К достигает значения, при котором напряжениесравнивается с пределом текучести, в центре диска появляется пластическая зона, а при дальнейшем увеличении скорости диск теряет устойчивость и разрушается
...
Как следует из приведенных рассуждений, при СВ в малой области вблизи линии контакта элементы металла вращаются настолько быстро, что окружные скорости могут превышать свои предельные значения
...
Поэтому еще перед линией контакта свариваемых поверхностей начинаются пластическое течение и потеря устойчивости, приводящие к образованию бугров деформации и отрезков струй (отметим, что по существу формула (3
...
Это обстоятельство, по-видимому, имеет универсальное значение для формирования бугров деформации [229] во всех режимах СВ с волнообразованием на границе соединения
...
Поэтому в отсутствие сильных возмущений соударение пластин могло бы происходить либо без образования сварного соединения, либо со сваркой в одном из обычных режимов
...
Однако достаточно сильное локальное возмущение (затравочный боек) способно нарушить устойчивость процесса и инициировать возникновение рассматриваемого особого режима сварки
...
Струи металла, поочередно извергаемые из соединяемых поверхностей, внешне напоминают головные части зарождающихся кумулятивных струй, ударяющихся в противоположную поверхность и растекающихся с образованием характерной шляпки (усов, в терминологии [29])
...
По отношению к материалу противоположной поверхности они играют роль срабатывающихся (растекающихся) резцов, снимающих «стружку», которая, разворачиваясь, сама превращается в резец для противоположной поверхности
...
Правда, наблюдаемые значения углов соответствуют не моменту формирования выбросов, а состоянию после сближения пластин и смятия «ферменной конструкции» из выбросов, в результате которого углы поворота могли бы возрасти примерно от 90° до 120°
...
Но даже, если истинные углы поворота равны всего 90°, то голова струйного выброса в подвижной системе координат должна обладать следующими компонентами скоростей: продольной — нулевой, а в направлении к противоположной поверхности — близкой к Ук
...
В таком случае соударение головы выброса с противоположной поверхностью, проскальзывающей мимо выброса со скоростьюУк, должно иметь характер удара под углом около 45° со скоростью 42Ук
...
Поэтому в отсутствие сильных возмущений соударение пластин могло бы происходить либо без образования сварного соединения, либо со сваркой в одном из обычных режимов
...
Пусть В есть скорость детонации ВВ, и — скорость фронта волны сжатия, \¥ — скорость движения точки выхода этого фронта на поверхность зазора, а и/ — скорость сближения поверхностей закрывающегося зазора
...
Абсолютные величины векторов Д £/, (V связаны геометрическим соотношениемОтношение и'/РКравно полному углу соударения \£ 2у -По меревозрастания расстояния г от оси заряда до рассматриваемого сечения зазора скорость \¥ уменьшается очень медленно, а к» — быстро
...
Закон изменения последней с удовлетворительной для настоящего обсуждения точностью можно задать соотношением к» = уу0 ехр (-г/А'), где И — параметр, имеющий размерность длины, значение которого того же порядка, что и радиус заряда
...
Для оценки Ук примем, что полное время закрытия зазора в сечении с радиусом г состоит из времени задержки прихода фронта волны сжатия /-И/"1 и времени сближения поверхностей(Ь — начальный зазор междупластинами) г = г!¥ +
...
Рассеяние энергии, необходимое для формирования соединения, может произойти лишь в том случае, если срабатывает механизм с выбросом струй-бойков, характеризующийся предельно малыми временами нарастания неустойчивостей
...
Он реализуется в том случае, когда безразмерная величина рК2а"', характеризующая отношениеинерционных сил (гидродинамического напора) к силам сопротивления металла деформированию, еще недостаточно велика для формирования устойчивой кумулятивной струи, но уже приближается к этому порогу
...
Поэтому они испускаются в периодическом режиме, поочередно ударяя в противоположные поверхности, причем каждый удар предыдущего отрезка струи инициирует испускание последующего удара отрезка струи
...
Роль такого «запускающего толчка» может сыграть первый момент закрытия зазора, когда соединяемые поверхности соударяются со скоростью порядка 1 км/с, причем радиус отверстия в верхней пластине в этот момент уже превышает радиус нижнего отверстия на величину порядка величины зазора, и удар по нижней пластине наносится прямоугольной кромкой верхней пластины (см
...
Далее процесс формирования соединения при СВУВ протекает уже по предлагаемому выше механизму вплоть до того момента, когда отношение рК2сг' уменьшается до значений, соответствующих обычным режимам волнообразования
...
Для уменьшения доли общей площади соединения, приходящейся на этот участок, следует, насколько это возможно, уменьшать длину участка, на котором скорость точки контакта остается близкой к звуковой
...
Такая трактовка позволяет классифицировать рассмотренный механизм как переходной от обычного режима СВ с волнообразованием к неустойчивой кумуляции, и наоборот
...
По мнению автора данная трактовка позволяет дать приемлемое объяснение некоторых наблюдаемых экспериментальных фактов, представляет собой оригинальный подход к описанию механизма процесса СВ и заслуживает дальнейших исследований
...
Тепловая ситуацияв зоне образования соединенияВ теории СВ одним из основных является вопрос о механизме образования локальных участков расплавленного металла в зоне соединения
...
Согласно их гипотезе, третий тип соединений соответствует полному захвату струи, второй тип — частичному, который можно объяснить ее колебанием при волнообразовании, а первый тип — стационарному режиму кумуляции
...
В последнем случае расстояние между соседними участками расплавленного металла уменьшается и при больших значениях скорости точки контакта Ук они могут слиться друг с другом и образовать непрерывный слой расплавленного металла
...
Эти данные позволяют предположить, что тепловые явления при СВ связаны с волнообразованием, а участки расплавленного металла возникают преимущественно в вихревых зонах, где скорость течения максимальна
...
Согласно их гипотезе, третий тип соединений соответствует полному захвату струи, второй тип — частичному, который можно объяснить ее колебанием при волнообразовании, а первый тип — стационарному режиму кумуляции
...
В последнем случае расстояние между соседними участками расплавленного металла уменьшается и при больших значениях скорости точки контакта Ук они могут слиться друг с другом и образовать непрерывный слой расплавленного металла
...
Эти данные позволяют предположить, что тепловые явления при СВ связаны с волнообразованием, а участки расплавленного металла возникают преимущественно в вихревых зонах, где скорость течения максимальна
...
Поскольку размеры вихревых зон существенно меньше размеров волн, для вычисления температурных полей в этом случае можно использовать упрощенную математическую модель, в которой мгновенное выделение энергии искусственно концентрируется в бесконечно тонкой нити в центре вихревой зоны
...
Для соединений второго типа, когда энергия по предположению искусственно концентрируется в центре вихревой нити, энергия на единицуее длины будет равна Qya = » 0,6д2р V¿
...
Поскольку размеры вихревых зон существенно меньше размеров волн, для вычисления температурных полей в этом случае можно использовать упрощенную математическую модель, в которой мгновенное выделение энергии искусственно концентрируется в бесконечно тонкой нити в центре вихревой зоны
...
Для соединений второго типа, когда энергия по предположению искусственно концентрируется в центре вихревой нити, энергия на единицуее длины будет равна Qya = » 0,6д2р V¿
...
Поскольку размеры вихревых зон существенно меньше размеров волн, для вычисления температурных полей в этом случае можно использовать упрощенную математическую модель, в которой мгновенное выделение энергии искусственно концентрируется в бесконечно тонкой нити в центре вихревой зоны
...
Для соединений второго типа, когда энергия по предположению искусственно концентрируется в центре вихревой нити, энергия на единицуее длины будет равна Qya = » 0,6д2р V¿
...
Различие экспериментальных и теоретических зависимостей л(^) может быть уменьшено, если учесть потери энергии, связанные с обратным потоком частиц перед точкой контакта
...
На основании выполненных исследований сделано предположение, что непосредственно на границе соединения металлов выделяется около 3 % суммарной поглощаемой энергии
...
На основании выполненных исследований сделано предположение, что непосредственно на границе соединения металлов выделяется около 3 % суммарной поглощаемой энергии
...
Разрушающие напряжения при сварке взрывомПри некоторых параметрах СВ соединение металлов не образуется, несмотря на наличие явных следов схватывания и волнообразной деформации контактных поверхностей
...
При этом УВ 2 приобретает форму треугольника и растягивающие напряжения образуются в результате суперпозиции падающей и отраженной волн по классической схеме, описанной в работе [49]
...
На приведенной схеме в координатах расстояние-время (х, /) показано распространение волн сжатия во времени (следует подчеркнуть, что эта схема характеризует движение волн только по отношению к оси х и не дает полного представления об их направлении)
...
Это интересное явление можно наблюдать при симметричном соударении пластин примерно одинаковой толщины и использовании ВВ с большой скоростью детонации
...
Со временем вблизи точки контакта в результате многократной интерференции волн сжатия и растяжения реализуется состояние, сложное для описания с помощью теории УВ
...
Необходимо также учитывать поведение металла в конце пластин, где в результате отражения УВ от торцовых поверхностей возникают напряжения растяжения, способствующие разрушению соединения и образованию значительных отколов в более массивной неподвижной пластине
...
Этот факт нельзя считать неожиданным, так как согласно гидродинамической модели соударения снятие дааления происходит постепенно и давление вблизи контактной поверхности имеет максимальное значение
...
Проведенные эксперименты позволили высказать предположение о существовании на поздних стадиях соударения слабых упругих растягивающих напряжений, возникающих, по-видимому, в результате перехода материала из пластического в упругое состояние
...
Со временем вблизи точки контакта в результате многократной интерференции волн сжатия и растяжения реализуется состояние, сложное для описания с помощью теории УВ
...
Необходимо также учитывать поведение металла в конце пластин, где в результате отражения УВ от торцовых поверхностей возникают напряжения растяжения, способствующие разрушению соединения и образованию значительных отколов в более массивной неподвижной пластине
...
Этот факт нельзя считать неожиданным, так как согласно гидродинамической модели соударения снятие дааления происходит постепенно и давление вблизи контактной поверхности имеет максимальное значение
...
Проведенные эксперименты позволили высказать предположение о существовании на поздних стадиях соударения слабых упругих растягивающих напряжений, возникающих, по-видимому, в результате перехода материала из пластического в упругое состояние
...
В работе [234] описана методика определения остаточных деформаций при СВ, заключающаяся в измерении искажений координатных меток, нанесенных на шлиф, запрессовывавшийся в неподвижную пластину
...
Были построены экспериментальные зависимости деформации от расстояния до границы раздела и высказано предположение об определяющем влиянии максимального сдвига на прочность образующегося соединения
...
Реперные линии, как будет показано далее, широко используются для оценки поля смещений и построения теоретических моделей поведения материалов в условиях СВ
...
Отсутствие информации о деформационных процессах на поверхности соударения не позволяет оценить справедливость феноменологических построений, на которых базируется аналогия между СВ и различными способами соединения металлов в твердой фазе, предлагаемая в работах [234, 235] и ряде других исследований
...
Реперные линии при СВ на жестком основанииДальнейшими экспериментами, проведенными по этой методике в Институте гидродинамики, показано, что даже для достаточно больших значений толщины нижней пластины 62 форма получаемых реперных линий зависит от характера основания, на котором лежит нижняя пластина
...
Экспериментально было показано, что когда внутренние слои соударяющихся пластин состоят из алюминия, а внешние из меди или дюраля, то реперные линии претерпевают разрыв, который зависит от толщины слоев и угла соударения
...
Поскольку при соударении струй идеальной жидкости скорость на свободной поверхности должна быть постоянной, при отсутствии обратной струи не будет выполняться закон сохранения импульса
...
Пусть в точке контакта находится источник, формирующий своеобразную «затопленную струю», в которой горизонтальная компонента скорости меньше, чем в окружающем потоке
...
Полагаем, что в затемненной области действует вязкость, происходит диффузия горизонтальной скорости и на бесконечности скорости выравниваются по сечению потока
...
Коэффициенты вязкости различных металлов, полученные в условиях СВ, можно сопоставить с результатами других авторов, изучавших вязкость металлов в условиях высокоскоростных соударений
...
Коэффициенты динамической вязкости металлов при СВНаиболее важным параметром, определяющим вязкость в условиях динамического нагружения, является скорость деформации ё
...
В настоящее время наиболее подробно исследован диапазон малых скоростей деформации, достижимый с помощью обычных машин для испытаний нарастяжение, где значение ё можно изменять от Ю-4 до 103с~1
...
В работе [237] опубликован метод определения вязкости металлов при симметричных косых соударениях пластин, когда происходит образование кумулятивных струй
...
Диапазон скоростей деформации, представленный в этих исследованиях, по-видимому, близок к скоростям деформации, наблюдающимся в процессе формирования кумулятивных струй
...
При £104 с"1 вязкость исследованных металлов, особенно алюминия, начинает слабо зависеть от скорости деформации, поэтому металлы можно приближенно рассматривать как ньютоновские жидкости
...
Коэффициенты динамической вязкости металлов при СВНаиболее важным параметром, определяющим вязкость в условиях динамического нагружения, является скорость деформации ё
...
В настоящее время наиболее подробно исследован диапазон малых скоростей деформации, достижимый с помощью обычных машин для испытаний нарастяжение, где значение ё можно изменять от Ю-4 до 103с~1
...
Время релаксации касательных напряженийгде С — модуль сдвига, определяющий скорость перехода произвольного тензора напряжений в шаровой, характерный для жидкости, уменьшается по сравнению с исходным примерно на десять порядков, но на пять порядков превышает время релаксации касательных напряжений в обычных жидкостях
...
Гидродинамические представленияПри высокоскоростном соударении пластин возможны различные конфигурации течений металла, качественно отличающиеся друг от друга
...
Границы существования возможных конфигураций течений обычно определяют в плоскости координат у — Ук, которые являются основными параметрами в случае описания процесса в рамках гидродинамической модели соударения
...
Об этом свидетельствует тот факт, что в результате подобных соударений разнородных металлов одна из контактных поверхностей покрывалась тончайшим слоем другого металла, т
...

Проектирование технологии пайки металлических изделий: Справочник
Сварка шин
Металловедение сварки алюминия и его сплавов
Применение взрыва в сварочной технике
Поверхностные явления при сварке металлов
Металлургия дуговой сварки: Процессы в дуге и плавление электродов
Металлургия дуговой сварки: Взаимодействие металла с газами

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Применение взрыва в сварочной технике