Курсовая работа (т): Сварка и резка металлов взрывом

Целью работы явилось изучение основных закономерностей деформирования металла околошовной зоны при сварке взрывом сталеалюминиевого композита с подслоем хрома, нанесенного гальваническим методом на поверхность стали.

В качестве модельных материалов применяли пластины из алюминия А5 и стали Ст3 толщиной 4 и 10 мм соответственно. На поверхность стальной пластины электрохимическим методом наносили тонкий слой хрома различной толщины, которую контролировали электромагнитным толщиномером "Константа К5"

Для изучения закономерностей пластического деформирования металла в околошовной зоне при сварке взрывом сталеалюминиевого композита с подслоем хрома использовали метод слоистых модельных вставок в метаемой алюминиевой пластине.

Установлено, что степень сдвиговой пластической деформации в алюминии в непосредственной близости от границы раздела Al-Crсущественно зависит от скорости соударения, что закономерно и не противоречит данным работ.

Выявленные особенности и закономерности пластической деформации металла околошовной зоны при сварке сталеалюминиевого композита с подслоем хрома позволяет целенаправленно управлять его формированием и прогнозировать прочностные свойства. Эффект значительного (более чем в три раза) повышения прочности между гальванически нанесенным тонким подслоем хрома и стальной основой за счет реализации в процессе сварки взрывом локализованной сдвиговой пластической деформации на границе хром-сталь и вызванным ею развитием активационных процессов с образованием активных центров может служить инструментом регулирования свойств подобных композитов, а также основой при разработке новых технологических процессов при обработке металлов взрывом.[7]

Способ изготовления гибкого токопровода сваркой взрывом

Предложена конструкция гибкого токопровода, позволяющая существенно уменьшить потери электроэнергии на внешних и внутренних контактах токопровода в электроустановках большой мощности, способных работать при температуре до 500.

Разработан способ изготовления гибкого токопровода, обеспечивающий локальную сварку взрывом собранного из гибких металлических полос пакета по его концам с образованием качественного соединения метаемой пластины с неограниченным числом гибких металлических полос и сваркой по концам каждой предшествующей полосы с последующей и метаемой пластинами по площадям, превышающим площади поперечного сечения пластин, а также сохраняется целостность всего пакета и его гибкость в центральной части.

Цель данной работы: разработка новых энергосберегающих композиционных токоведущих конструкций, деталей, узлов и технологических процессов изготовления последних с помощью сварки взрывом для предприятий цветной металлургии и энергетики.[8]

Плакирование торцевых поверхностей металлических заготовок сваркой взрывом

Разработана технологическая схема сварки взрывом на основе плакирования торцовой поверхности металлических заготовок типа цилиндров путем приварки к ним плакирующего листа без образования начального участка непровара.

В большинстве случаев при использовании традиционных схем сварки взрывом в начале сварки образуется участок непровара. При сварке плоских листовых и цилиндрических трубных заготовок размер начального участка непровара несоизмерим с общей площадью сварки и несущественно влияет на общее качество получаемого сварного соединения и во многих заготовках может вырезаться, так как попадает в размерный или конструкционный допуск на биметаллическую заготовку.

При плакировании торцовых поверхностей цилиндрических заготовок с уменьшением их диаметра размер начального участка непровара, оставаясь постоянным, возрастает относительно общей плакируемой торцовой поверхности. С целью получения качественного сварного соединения на торцовой поверхности цилиндрических заготовок необходимо исключить образование начального участка непровара.

Поставленную задачу решали с учетом того, что плакирование торцовой поверхности проведено путем приварки к ней взрывом плакирующего листа, устанавливаемого под углом к плакируемой поверхности, и инициировании заряда взрывчатого вещества из наиболее удаленной от плакируемой поверхности точки. Плакируемый лист устанавливают под углом к горизонтальной плоскости, проходящей через вершину плакируемой поверхности, равным углу поворота плакируемого листа в процессе полета.[9]

Деформационные и термодинамические процессы при плакировании титаном сваркой взрывом цилиндрических деталей.

Рассмотрены структурные особенности деформации титана при высокоскоростном обжатии титановой трубы. Рассмотрены термодинамические условия сварки взрывом титана. Показано, что для качественного плакирования цилиндрических деталей титаном необходимо исключить условия возникновения локализации деформации из-за нагрева поверхности и перехода титана в пластичное состояние при проведении процесса в среде защитных газов. Полученыпротяженныетокоподводымедь + титандлиной, превышающей 30 диаметров.

Разработана опытная технология получения сваркой взрывом длинномерных титано-медных стержней, обеспечивающая 100%-нуюсплошностьсоединения по всей поверхности и электросопротивление зоны соединения, соответствующее техническим условиям на изделие.[10]

Изготовление электрододержателя и биметаллической щеки сварки взрывом

Показана возможность изготовления с помощью сварки взрывом рукава электрододержателя и биметаллической щеки рудно-термических печей, позволяющая значительно снизить металлоемкость конструкций, оптимизировать эксплуатационные характеристики машини агрегатов, повысить их надежность и долговечность.

Применение слоистых композиционных материалов в машиностроении позволяет значительно снизить металлоемкость конструкций и одновременно оптимизировать эксплуатационные характеристики машин и агрегатов, повысить их надежность и долговечность. Современные способы соединения разнородных металлов позволяют получать крупногабаритные двух- и многослойные заготовки в виде плит, листов и труб в широком диапазоне изменения толщин основного и плакирующего слоев.

В некоторых электроплавильных агрегатах большой мощности становится очевидной необходимость сочетания высокой теплопроводности меди с прочностными свойствами стали в едином материале, которым и является биметалл медь-сталь, имеющий прочность соединения слоев не ниже прочности меди. Помимо экономии меди по сравнению с цельномедными конструкциями стальной слой биметалла позволяет не только обеспечить необходимый уровень прочности элементов конструкций при интенсивных термомеханических нагрузках, но и использовать наиболее простые технологические и конструктивные решения при изготовлении и монтаже установок в целом. [11]

Обработка материалов энергией взрыва на установке КВГ-16

Установлена целесообразность применения установки КВГ-16 для изготовления деталей и узлов эксплуатируемого основного и вспомогательного оборудования с использованием энергии взрывчатых веществ. сварка взрыв плакирование титан

Установка КВГ-16, это взрывная камера состоящая из корпуса, рамы, привода передвижения тележки с крышкой, насосной станции, системы управления.

Техническая характеристика установки КВГ-16

Тип взрывной камеры -        цилиндрическая горизонтальная

Внутренний диаметр цилиндрической частикорпуса, мм 1600

Толщина стенки цилиндрической части, мм 80

Длина корпуса камеры, мм  12 916

Рабочая часть длины основания стола, мм 10 000

Рабочая часть длины основания стола,на которой возможно расположение ВВ, мм 8000

Ширина основания стола, мм        800

Ширина (симметрично относительно продольной оси) основания стола, на которой возможно расположение ВВ, мм   600

Наибольшее перемещение крышки со столом при выдвижении его из камеры, мм 10 340

Положение верха основания стола относительно пола, мм        1420

Наибольшая погонная масса ВВ (в тротиловом эквиваленте) кг/м 2

Наибольшая суммарная масса BB(в тротиловом эквиваленте), кг 16

Рабочий цикл установки, мин.30-40

Производительность вентиляционной установки, м³/ч не менее 3600

Диаметр трубопроводов (два) вентиляции, мм 190

Параметры насосной установки:расход масла, л/мин       70

Наибольшее давление масла, МПа 6,3

Система инициирования заряда    - электрическая, высоковольтнаяТип используемых электродетонаторов ЭДВ-1, ЭДВ-2

Масса установки т. 70

Размеры установки, м 27,21*2,2*2,46

Наибольшая масса одного узла (цилиндрической оболочки камеры), т      21,0

Первоначально основным предназначением установки КВГ-16 было упрочнение стрелочных переводов и путевых элементов длиной до 8 метров и шириной до 0,45 метров.Кроме упрочнения стрелочных переводов и путевых элементов в установке КВГ-16 могут проводиться технологические операции по сварке, компактированию, упрочнению металлов, штамповке и другим видам обработки материалов взрывом, что существенно расширяет область ее применения.

Установка КВГ-16 может быть успешно использована на крупных алюминиевых заводах для проведения работ по изготовлению и ремонту с помощью энергии взрыва широкого круга деталей и узлов эксплуатируемого основного и вспомогательного оборудования. Односменная работа установки КВГ-16 может полностью обеспечить потребность завода типа БрАЗ во всех используемых на сегодня деталях и узлах эксплуатируемого основного и вспомогательного оборудования, изготовляемого с использованием энергии взрыва.[12]

Поведение металлов при высокоскоростной деформации и волнообразование при сварке взрывом.

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.

Структурные и механические свойства металлоинтерметаллических слоистых композитных материалов,полученных с помощью сварки взрывом и отжига.

Слоистые композиционные материалы (КМ) являются перспективными материалами для аэрокосмической промышленности идругих областей промышленности. Представлены результаты исследований КМ „А1-AljTi-Ti", изготовленного с помощью сваркивзрывом и отжига в атмосфере воздуха при 630 °С. Время менялось от 1 до 100 ч для изучения сложностей роста интерметаллидиого слоя. Структуру исследовали с помощью оптической микроскопии, просвечивающей электронной микроскопии, растровойэлектронной микроскопии и рентгеновской дифракции. Наличие толстых оксидных пленок, которые могли бы сократить скоростьдиффузии, не обнаружено. Однако найдены некоторые отличия.Несмотря на большое время отжига (до 100 ч) полного растворения алюминиевых пластин толщиной 1мм не было достигнуто.[14]

Процессы фрагментации при сварке взрывом.

Краткий обзор посвящен проблеме фрагментации при сварке взрывом. Обнаружена фрагментация типа дробления (ФТД), представляющая собой процесс разделения на частицы, которые либо разлетаются, либо смыкаются друг с другом. ФТД является аналогом фрагментации при взрыве, исследованной Моттом. В обоих случаях наблюдается разлет частиц (осколков), только при ФТД сохраняется сплошность материалов. ФТД - мощный канал для диссипации подводимой энергии, поскольку поверхность разлетающихся частиц имеет большую суммарную площадь.[15]

Перспективное ВВ для сварки взрывом тонких металлических фольг.

Представлены экспериментальные исследования по созданию новых смесевых взрывчатых веществ на основе мощного вторичного взрывчатого вещества (гексоген, ТЭН) и инертного „разбавителя" - бикарбоната натрия, имеющего большую газовую фазу при термическом разложении. Измерены скорость детонации взрывчатого вещества при средней насыпной плотности -1 г/см³ и критическая толщина детонирующего слоя. Разработаны составы, которые имеют стабильную скорость детонации -2 км/с при толщине слоя -2 мм. [16]

Некоторые результаты экспериментального исследования сварки металлов взрывом.

Описаны опыты по изготовлению композиционных материалов (биметаллических платин из меди и молибдена, ковара и меди) при помощи сварки взрывом. Качество сварки определялось металлографическим методом. Определен оптимальный режим сварки. В качестве метаемого материала используется молибденовая фольга с защитой из резины толщиной I мм, а неподвижным материалом является медный лист на основании из низкоуглеродистой стали и начальным зазором 1 мм. При этом достигается высокое качество сварки по всему листу.[17]

Реализация передовых технологий сварки взрывом при создании новых металлических композиций.

Рассмотрены преимущества использования сварки взрывом при создании многослойных металлических материалов, изготовление которых другими методами затруднено. Показаны результаты использования многослойных композиционных металлических материалов, изготовленных сваркой взрывом.[18]

Сварка взрывом двойных труб из коррозионностойкой стали с углеродистой сталью.

Изготовлены трубы из коррозионностойкой стали (КС) с помощью сварки взрывом. Изучали свариваемость трубы из КС (внутренняя труба) и из углеродистой стали (внешняя труба) и проводили расчеты с использованием конечноэлементной имитации.[19]

Энергосберегающие композиционные материалы на основе меди и алюминия, полученные сваркой взрывом.

Ударная вязкость стальных слоистых композиционных материалов, полученных методом сварки взрывом.

Изучали структуру и ударную вязкость слоистых материалов полученных методом сварки взрывом тонколистовых стальных заготовок, изучены слоистые композиционные материалы трех типов: „сталь 20 - сталь 20", „сталь 20 - сталь 60Г", „сталь 60Г - сталь 60Г". Толщина стальных пластин в исходном состоянии была равной 1 мм. Сталь 20 имела феррито-перлитную структуру] с перлитом пластинчатого типа. Сталь 60Г находилась в феррито-1 цементитном состоянии, при этом цементитные частицы имели! сферическую форму и были равномерно распределялись в феррит-1 ной матрице. Сварку взрывом КМ из тринадцати слоев стали 20 выполняли в два этапа. На первом этапе получали пятислойный КМ. На втором - к получившемуся пакету симметрично с боков приваривали еще по четыре пластины. Сварку КМ из разнородных сталей выполняли в два этапа по симметричным схемам. Для изготовления каждого образца было использовано 4 пластины из стали 20 и 5 пластин из стали 60Г. На первом этапе к неподвижной центральной заготовке симметрично с двух приваривали еще по две пластины. На втором этапе все параметры соударения сохранялись. только в качестве неподвижной центральной заготовки использовали предварительно созданный пятислойный КМ. Аналогичным образом получали КМ из девяти слоев стали 60Г. [21]

Исследования влияния сварки взрывом на механические свойства материала цилиндра и кольцевой заготовки.

Сварка взрывом приводит к структурным изменениям материала кольца за счет деформационных процессов скольжения и двойникования. В результате исследований механических свойств после импульсного нагружения: материала цилиндра установлено повышение предела прочности на 4,8%, а предела текучести на        7,5%. Материала кольца Ml повышение пределов прочности и текучести соответственно 22% и 24%.[22]

1.5 Оборудование

Сварка чаще всего ведется на полигонах. Проектирование полигонов, как и участков по металлообработке, оборудованных взрывными камерами, выполняют в строгом соответствии с Едиными правилами безопасности при взрывных работах (ЕПБВР) и другими нормативными документами