Материал: Сварка и свариваемые материалы. Технология и оборудование

• На образце без надреза.

Свойства соединений и слоев биметалла, в зависимости от ус­ ловий осуществления сварки и последующей термической обра­ ботки, представлены в табл. 15.3—15.5 [1].

15.3. Оборудование

Сварку прокаткой осуществляют на обычных прокатных станах, используе­ мых для получения однослойных заготовок аналогичных размеров.

Для нагрева пакетов перед сваркой используют нагревательные колодцы, методические, камерные газовые или мазутные печи обычной кон­ струкции.

15.4.Промышленное применение

Вхимической промышленности при изготовлении изделий, работающих в раз­ личных агрессивных средах; в машиностроении при изготовлении деталей,

подвергающихся в процессе эксплуатации сильному изнашиванию, например плужных лемехов, лап культиваторов, дисков лущильников, ножей экска­ ваторов и других деталей, в которых должны сочетаться поверхностная твер­

гих материалов, предназначенных для измерений н регулирования темпера­ туры, защиты электрических цепей от перегрузки. Для получения многослой­ ных композиционных материалов, используемых для повышения жаропроч­ ности, мощности, быстроходности и производительности различных мащин и агрегатов.

15.5. Контроль качества

Используют визуальный или ультразвуковой контроль, механи­ ческие испытания образцов, вырезанных в шахматном порядке по всей площади листа. При необходимости прибегают к спе­ циальным видам контроля (электросопротивление, жаропроч­ ность, окалиностойкость, температурная чувствительность, об­ щая и межкристаллитная коррозия).

Г л а в а 16 СВАРКА ВЗРЫВОМ

Сварка взрывом (СВ) является новым революционным технологическим про­ цессом и получает в последние годы все более широкое применение в оте­ чественной и зарубежной практике благодаря ряду существенных преиму­ ществ в сравнении с традиционными методами.

По теории процесса выполнены многочисленные исследования, в кото­ рых теоретически и экспериментально установлены основные закономерности,

а также недостаточными объемами внедрения. Продолжает оставаться ак­ туальной проблема локализации побочного действия взрыва.

Дальнейшее расширение практического применения сварки взрывом свя­ зывается с созданием технологий с высокой степенью автоматизации и ме­ ханизации всех подготовительных операций и проведением процесса во взрыв­ ных камерах.

В настоящей главе излагаются общие сведения о процессе СВ и не за­ трагиваются фундаментальные вопросы теории образования соединения. Коротко рассмотрены технологические особенности, применяемое оборудо­ вание н оснастка. Приводятся отдельные примеры промышленного приме­ нения.

16.1. Общие сведения

16.1.1. Определения и основные схемы

Сварка взрывом — один из видов сварки давлением, осуществляемый под действием энергии, выделяющейся при взрыве заряда взрывчатого вещества

под углом а на заданном расстоянии А от вершины угла. На метаемую пластину укладывают заряд 2 ВВ. В вершине угла устанавливают детона­ тор /. Сварка производится на опоре 5 (металл, песок и т. д.). Площадь метаемой пластины, как правило, больше площади основной пластины. Навнсание метаемой пластины над основной необходимо для уменьшения влия­ ния эффекта бокового разлета продуктов взрыва при детонации плоского заряда ВВ [6].

На практике чаще всего применяется более простая, так называемая параллельная схема, когда угол а=0.

Эти базовые схемы положены в основу многочисленных технологических схем, разработанных для СВ конкретных изделий (рис. 16.2).

Рис. 16.2. Технологические схемы сварки взрывом:

16.1.2. Физические основы

При инициировании взрыва по заряду ВВ распространяется де­ тонационная волна, скорость фронта которой D измеряется тысячами метров в секунду (см. рис. 16.1). Под действием вы­ сокого давления расширяющихся продуктов взрыва метаемая пластина приобретает скорость v0 порядка нескольких сотен метров в секунду и соударяется с неподвижной пластиной под определенным углом у=Р+«- В окрестности точки соударения

развиваются высокие давления, на порядок превосходящие пре­ делы прочности материалов, которые, согласно гидродинамиче­ ской теории, текут подобно жидкостям. Течение в зоне соуда­ рения определяется углом соударения у и скоростью точки контакта о„, 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 соединяемых материалов в виде кумулятивной струи или облака дисперсных частиц. При этом производится самоочищение свариваемых по­ верхностей, а за точкой контакта создаются условия для их сближения под действием высоких давлений соударения и со­ вместного пластического течения. Длительность процесса со­ ставляет 10_6—10-5 с, поэтому диффузия на заметную глубину происходить не успевает. В оптимальных режимах соударения расплавы не фиксируются. При избыточной энергии соударения наблюдаются отдельные участки с расплавами. Соединение

Физические явления, сопутствующие сварке взрывом, струк­ тура и свойства соединений в значительной степени зависят от основных параметров сварки взрывом, которые классифици­ руют [2) на кинематические (скорость движения точки контакта vK, угол соударения у, скорость метания о0) и физические (дав­ ление, длительность и температура в зоне соударения).

Для создания в зоне соударения свариваемых пластин необ­ ходимых условий соединения их в твердой фазе (образование физического контакта и активных центров) необходимо, чтобы скорость точки контакта vK была меньше скорости распростра­ нения объемных волн сжатия с; в противном случае металл не успевает деформироваться и сварка не произойдет. Это усло­ вие осуществляется применением ВВ с соответствующей скоро­ стью детонации.

Энергия, необходимая для сварки двух поверхностей ме­ талла и затраченная на пластическую деформацию прилегаю­ щих к ним слоев, определяется из энергетического баланса [5]

тхт%

W ,= 2 (mt + тг) -Vo ['-(vTl

где т.\ и тг — соответственно массы метаемой и неподвижной пластин.

Кинематические параметры. Скорость движения точки кон­ такта ок определяет скорость распространения зоны высокого давления по свариваемым поверхностям. При угловой схеме сварки

vK= D $in(y— a)lsiny,

у = а + p = a + 2 a r c s i n o 0/2 D .