Материал: Сварка и свариваемые материалы. Технология и оборудование
Коэффициент 1,2 применяют при работе со смесевыми ВВ, что обеспечивает расхождение экспериментальных и расчетных значений скоростей порядка 20 %.
Физические параметры. Теоретическое и экспериментальное определение давления при косом соударении пластин является весьма сложной задачей. Для оценки проще всего использо вать случай нормального соударения, при котором в момент удара пластины соприкасаются по всей площади одновременно и от контактной поверхности распространяются плоские удар ные волны. Расчет давления в области соударения Рк [1] про водится в этом случае по ударным адиабатам свариваемых ма териалов.
Иногда в зоне соединения наблюдаются включения литого металла, что свидетельствует о том, что в процессе сварки взрывом металл в этой зоне нагревается до высоких темпера тур. В работе [1] приведена зависимость для оценки темпеоатуры в зоне соединения.
16.1.3. Технологические возможности
Существенным преимуществом сварки взрывом является воз можность соединения между собой металлов и сплавов, сварка которых другими способами затруднена. Это относится, в ча стности, к металлам и сплавам, образующим твердые и хруп кие интерметаллиды, например стали с алюминием или тита ном. При этом прочность соединения в большинстве случаев не ниже прочности более слабого металла пара.
Сварка взрывом используется при получении как биметал лических заготовок, так и готовых деталей. При этом форма и размеры плакируемых изделий практически не имеют ограни чений. Так, имеются сведения о плакировании листов пло щадью до 50 м2, толщиной до 460 мм и массой до 40 т. Тол щины плакирующих слоев могут быть от 0,01 до 45 мм.
Весьма эффективным является использование сварки взры
вом при плакировании труб или цилиндров, а также |
деталей |
с криволинейной поверхностью (лопасти гидротурбин, |
подпят |
ники и др.).
При необходимости с помощью сварки взрывом можно осу ществлять частичное плакирование.
Из конструкционной сварки взрывом наиболее известны точечная и шовная.
16.2.2. Подготовка материалов к сварке
Перед сваркой взрывом соединяемые материалы должны быть соответствующим образом подготовлены. Загрязнения свари ваемых поверхностей масляными пленками, ржавчиной, окали ной и т. п. недопустимы при СВ, так как при скоростях дето нации 2000—2500 м/с с контактной поверхности удаляется только тонкий слой толщиной до 12 мкм [9].
Опыт,' полученный при СВ, показал, что свариваемые по верхности должны быть зачищены до металлического блеска или протравлены и обезжирены.
Исходные материалы не должны иметь внутренних дефек тов (включений, пор, трещин), в противном случае возможно разрушение. Практика СВ показала, что прогиб исходных ли стовых заготовок не должен превышать 5—10 мм на погонный метр. Несоблюдение этого требования приводит к недопусти мому колебанию сварочного зазора и, как следствие, к неста бильности свойств биметаллических заготовок по площади вплоть до отсутствия прочности или появления непроваров.
16.2.3. Выбор параметров режима СВ
Из-за специфических особенностей процесса универсального ре жима СВ пока не найдено. В связи с этим при выборе парамет ров сварки взрывом в настоящее время в основном применяют экспериментальные методы.
Для приближенного определения нижней границы области
сварки можно использовать выражение |
|
|
|
|
(16.7) |
где HV — твердость |
по Виккерсу. .Учитывая, что при |
малых |
углах соударения |
y ^ v 0/vK, минимальную скорость |
метания |
можно определить из выражения |
|
|
цт1п = 1,14уНУ/р |
(16.8) |
|
Скорость точки контакта определяет время протекания де формационных процессов в зоне соударения, поэтому для по лучения качественной сварки необходимо ее выдерживать в оп ределенном интервале. Анализ опытных данных показывает,, что лучшие результаты достигаются при о„= (0,4-т-0,6)с.
Скорость точки контакта можно регулировать изменением скорости детонации путем применения соответствующих ВВ
(табл. 16.1).
Для расчета угла соударения на практике удобнее всего использовать зависимость [10]:
у « v0/D ^Зг/(4г + 9). |
(16.9) |
|
|
|
|
|
Т А Б Л И Ц А 16.1 |
|
ХАРАКТЕРИСТИКА |
ВВ, |
ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ |
СВАРКИ |
ВЗРЫВОМ* |
||
|
ВВ, ГОСТ, |
ТУ |
|
Р-10-». |
V 10*- “ |
м/с |
|
|
кг/ма |
||||
Аммонит, 6ЖВ. ГОСТ 21984—76 |
0,85—1,00 |
10—13 |
3600—4800 |
|||
Аммониты, АТ-1, АТ-2, АТ-3, |
|
0,85—0,90 |
10—20 |
1500—3800 |
||
ТУ 84—768—78 |
|
|
0,90—1,10 |
6—10 |
2400—3600 |
|
Аммониты, А-20, А-40, А-50, |
|
|||||
ТУ 84—401—7—72 |
|
|
0,85—0,90 |
|
1800 |
|
Селитра аммиачная, ГОСТ 2—75 |
— |
|||||
Игданит, |
ТУ ГП—2—77 |
|
0,80—0,90 |
160—200 |
2800—4300 |
|
» |
специальный |
|
селитра |
0,85—0,90 |
40—60 |
2500—3500 |
Смесь 1 |
2 (аммонит 6ЖВ + |
0,85—0,90 |
16—20 |
2000—3000 |
||
аммиачная) |
|
|
0,85—0,90 |
25—28 |
1800—2700 |
|
То же, 1 : 4 |
|
|
||||
• р — насыпная плотность; dR^ — критический диаметр; D — скорость детонации.
Метаемая пластина приобретает максимальную скорость на расстоянии fits б, поэтому на практике сварочный зазор выдер живают в пределах А = (1ч-2)б.
Некоторые исследователи при выборе режима СВ базиру ются на энергетическом подходе,к природе процесса. Считается [5], что минимальная энергия пластической деформации, необ
ходимая для образования равнопрочного соединения, |
|
|
Wt = 0,606+ 0,184 In (НВ/6). |
(16.10) |
|
где |
НВ — твердость по Бринеллю; б — относительное |
удлине |
ние, |
%. |
|
16.3. Оборудование и оснастка
Оборудование и оснастка для сварки металлов взрывом зави сят от места проведения работ. В настоящее время процесс осуществляется в полевых условиях (на полигонах) и на теР' ритории промышленных предприятий.
16.3.1.Оборудование и оснастка при ведении работ
вполевых условиях
Под полигон отводится территория, удаленная от промыШлен' ных баз и населенных пунктов. Размеры ограждаемой зоны рассчитываются, исходя из массы единовременно подрывае*<ого заряда [11]. Полигоны оборудуются минными станциями И Ук‘ рытиями для техники.
Изделия обрабатывают на специальных опорах. Они дол жны иметь достаточную дол говечность и обеспечивать минимальную деформацию из делий [9]. Например, при пла кировании уникальных изде лий—лопастей гидротурбин, применялась опора с наполни телем из металлической дроби (а. с. № 330702, рис. 16.4).
Подготовку опор из грун тово-песчаных смесей и щебня для очередного взрыва ведут с использованием бульдозера,
погрузчика. Размещение изделий на опоре осуществляется при помощи автокранов соответствующей грузоподъемности. Для укладки заряда при больших размерах заготовок (несколько квадратных метров) или криволинейной поверхности плаки рующего листа используют различного рода приспособления.
В стране имеются три крупных специализированных поли гона, выпускающих биметаллические заготовки. СВ на ОрскоХалиловском и Кузнецком металлургических комбинатах и на Гилевском опытно-экспериментальном заводе НПО АНИТИМ
Ц2].
За рубежом крупные полигоны имеются в Швеции [13], США, Японии и др.
Недостатком полигонов является влияние погодных условий на качество, а также трудность обеспечения достаточно высо кого уровня механизации.
16.3.2.Оборудование и оснастка при ведении работ
вусловиях промышленных предприятий
При ведении СВ в условиях промышленного предприятия в Качестве локализаторов поражающих факторов взрыва ис пользуют подземные выработки, бетонные и металлические взрывные камеры [9]. Работа в подземных выработках осуще ствляется, например, на участке сварки взрывом фирмы «Дю пон» (США) [14] и Зыряновского свинцового комбината [9]. Бе тонные взрывные камеры применяют, например, в Колумбий ской лаборатории (США) [15], где используют заряды массой до 23 кг ВВ. Однако для создания промышленных установок сварки взрывом наиболее перспективны металлические взрыв ные камеры. Они представляют собой замкнутые оболочечные конструкции цилиндрической или сферической формы, снаб жены загрузочным люком, внутренней опорой, системой венти