Получение нахлесточных соединений за счет фрикционного нагрева поверхности вращающимся инструментом

• Автор: Крамской, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.02.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Содержание

Введение
1 Состояние вопроса (обзор)
1.1 Неразъемные соединения разнородных материалов и их 10 применение
1.2 Сложности получения неразъемных соединений разнородных 14 материалов
1.3 Виды неразъемных соединений, получаемые в 17 промышленности
1.4 Получение соединений разнородных материалов с помощью 32 сварки трением с перемешиванием
2 Методика проведения исследований
2.1 Методика получения нахлесточных соединений фрикционным 45 трением
2.2 Методика оценки распределения температур в зоне 51 сопряжения деталей
2.3 Методика оценки напряженно-деформированного состояния в 52 зоне сопряжения деталей
2.4 Методика оценки макро- и микроструктуры соединений
2.5 Методика оценки качества соединений из разнородных 55 материалов
Выводы по главе
3 Механизм образования соединений
3.1 Упругопластическое деформирование при поступательном 59 движении вращающегося цилиндрического инструмента по поверхности алюминиевой пластины

3.2 Модель распределения температуры при поступательном 70 движении вращающегося цилиндрического инструмента по поверхности алюминиевой пластины
3.3 Гипотеза образования соединения из разнородных материалов и 79 ее подтверждение
3.4 Состояние переходного слоя
Выводы по главе
4 Примеры изготовления неразъемных соединений
4.1 Механические соединения
4.2 Паяное соединение
4.3 Комбинированное соединение
4.4 Оценка качества разработанных соединений
Выводы по главе
5 Технология нанесения плакирующего слоя ванн для 115 химического травления
5.1 Технология выполнения ванны плакированной алюминием 115 Заключение
Список используемой литературы
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Оборудование и устройства современной энергетики, химической и нефтяной промышленности, атомной, космической и др. отраслей техники эксплуатируются в условиях, характеризующихся высокими рабочими температурами, давлением, а также агрессивностью рабочих сред. В этой связи к элементам и узлам такого оборудования часто предъявляются требования по сочетанию каких-либо специальных свойств: жаростойкости, коррозионной стойкости, прочности, электропроводности и др.
Во многих случаях сочетание различных свойств может быть обеспечено при изготовлении отдельных деталей и узлов из разнородных материалов. Иногда применение разнородных материалов диктуется экономическими соображениями.
Известны конструкции изделий, выполненные из разнородных материалов, таких как алюминий-сталь, алюминий-титан, медь-сталь, алюминий-полимер. Однако, известные способы сварки (дуговая сварка плавлением, холодная сварка и др.) не всегда обеспечивают получение необходимых эксплуатационных параметров конструкций. Это связанно с тем, что многие сочетания разнородных материалов имеют значительные различия в физико-химических свойствах и ограниченную взаимную растворимость, а в зоне сварки могут образовывать хрупкие интерметаллидные фазы.
В конструкциях изделий из разнородных материалов для получения неразъёмных соединений часто используются заклёпочные соединения, для которых необходимо выполнять отверстия, что ослабляет конструкцию, увеличивает ее массу на 5-15% и не всегда обеспечивает герметичность.
В ряде случаев для соединения разнородных металлов эффективна пайка. Однако в ходе этого процесса нельзя контролировать растекание припоя, определяющее качество паяного соединения. Так же в большинстве случаев при пайке для снятия окисной пленки с поверхности металла и

К недостаткам клеевых соединений можно отнести [20, 21]:
- необходимость тщательной подготовки склеиваемых поверхностей (зачистка, осушение, обезжиривание поверхностей);
- зависимость прочности соединения от ряда факторов: толщины слоя (оптимально 0,05-^0,15 мм) клея, наличия пустот и непрореагировавших остатков затвердителей в клеевом слое, технологии склеивания и др.;
- сравнительно невысокая прочность соединения (до 80% основного материала);
- неудовлетворительная работа на неравномерный отрыв;
- пониженная теплостойкость большинства марок клеев ограничивает применение клеевых конструкций до температуры 300 °С.
- высокая чувствительность многих видов клеев к резким перепадам температур и ударным нагрузкам;
- повышенные требования к технике безопасности при склеивании в связи с токсичностью и пожароопасностью многих клеев.
1.4 Получение соединений разнородных материалов с помощью сварки трением с перемешиванием
С 1991 года, после получения патента Институтом сварки Великобритании (TWI), в ряде промышленно развитых стран (Великобритания, Япония, США) получил широкое распространение новый способ сварки - сварка трением с перемешиванием (СТП). Согласно авторскому свидетельству № 195846 (СССР, 1967) у истоков развития процесса стоял Ю.В. Клименко. Но на тот момент времени способ не нашел широкого применения и был забыт [10].
Наибольший интерес среди зарубежных публикаций, посвященных СТП, вызывают работы Т. Кхаледа (T. Khaled) [22], Р.В. Фонды (R.W. Fonda) [23], К. Дженивойса (С. Genevois) [24], P.C. Мишры (R.S. Mishra) [26].