Совершенствование метода сварки взрывом сталей на основе исследования процессов, идущих в сварочном зазоре перед точкой контакта

• Автор: Рихтер, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 135 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава I. Литературный обзор

1.1 Производство биметалла сваркой взрывом и области применения

1.2 Дефекты при сварке взрывом сталей

1.3 Методы борьбы с выявленными дефектами

1.4 Анализ дефектов при промышленном производстве биметалла

сваркой взрывом в ООО «Битруб Интернэшнл»

1.5 Процессы очистки и активации свариваемых поверхностей

1.6 Тепловые процессы

1.7 Задачи исследования
Глава II. Методика исследования
2.1 Материалы
2.2 Методика проведения экспериментов по исследованию
процессов в сварочном зазоре впереди точки контакта
2.3 Аналитические методы исследования
2.3.1 Металлографические исследования микроструктуры образцов
2.3.2 Метод растровой электронной микроскопии
2.3.3 Метод рентгеноструктурного анализа
2.3.4 Измерение твёрдости и микротвердости
2.3.5 Испытание прочности соединения
2.3.6 Ультразвуковой контроль
Глава П1. Исследование процессов в сварочном зазоре перед
точкой контакта
3.1 Экспериментальное исследование процессов идущих в сварочном
зазоре методом «ловушек»
3.2 Расчёт параметров ударно-сжатого газа в сварочном зазоре
3.2.1 Принципиальные схемы расчётов параметров ударно-сжатого
газа в «поршне»

3.2.2 Истечение газа из сварочного зазора
3.2.3 Определение геометрических характеристик области ударносжатого газа
3.2.4 Динамика роста и определение температуры области ударносжатого газа
Выводы по главе III
Глава IV. Исследование причин появления дефектов и разработка
мер по их устранению
4.1 Дефекты в начале процесса сварки взрывом и разработка
генератора ударно-сжатой плазмы
4.2 Исследование особенностей образования прочного бездефектного соединения при сварке взрывом модифицированных
инструментальных и высокопрочных сталей
Выводы по главе IV
Глава V. Освоение промышленной технологии производства
биметалла сваркой взрывом
5.1 Исследование причин образование участков несплошностей,
свищей, вырывов
5.2 Усовершенствование и внедрение технологии производства крупногабаритного биметалла сваркой взрывом
5.3 Разработка опытной технологии производства биметалла сваркой взрывом на основе высокопрочных и инструментальных сталей с выпуском опытных партий
Выводы по главе V
Заключение и общие выводы
Список использованных источников
Приложение

Введение
Актуальность темы.
В настоящее время особое значение приобретают высокотехнологичные импортозамещающие технологии получения новых материалов, в частности биметаллов, для ведущих отраслей машиностроения: нефтехимического, атомного, энергетического и др. Накопленный опыт производства крупногабаритного листового биметалла сваркой взрывом убедительно показал перспективность и эффективность этого процесса, позволяющего создавать материалы с принципиально новыми свойствами, экономить нержавеющие стали, цветные металлы и сплавы, получать биметалл требуемого качества.
Вместе с тем отечественный и зарубежный опыт показал, что даже при отлаженном промышленном производстве биметалла образуются следующие дефекты:
-непривары в начале процесса и участки пониженной прочности в этой зоне;
-непривары с волнистостью, свищами и вырывами плакирующего слоя в зонах, прилегающих к окончанию сварки;
- количество листов с теми или иными дефектами достигает 25 % от общего числа выпускаемого биметалла.
Листы биметалла с дефектами подвергают ремонту путём удаления дефектных мест и последующей электродуговой наплавке, что ухудшает качество биметалла, повышает его стоимость. За рубежом, например в «БМС», в технологию введено удаление по периметру листа полосы шириной 30-80 мм для исключения участков пониженной прочности в готовом биметалле,, что приводит к потере 8-10% биметалла.
Другой важной народно-хозяйственной задачей является получение с использованием сварки взрывом многослойной брони, которая состоит из инструментальной и высокопрочной стали. При сварке взрывом этих сталей образуются трещины и разрушения плакирующего слоя и другие дефекты.
Было изучено влияние основных технологических параметров: скорости детонации (Б), отношение массы взрывчатого вещества (ВВ) к массе пластины — безразмерный параметр г, дистанционное расстояние между свариваемыми пластинами (й) на потерю массы в образцах 200x300 мм. Скорость детонации изменяли в пределах 1800-4000 м/с, параметр г в пределах 0,5-2,0 иЬв интервале 2-20 мм (рис.1.5.2); Сумма Д1 + Ат соответствует общей толщине слоя: металла удаляемого с соединяемых поверхностей в процессе сварки,, которая в известной степени характеризует условия очистки этих поверхностей.
Следует отметить, что исходя из представленных данных большая- часть удаляемого с поверхности металла, остаётся в соединении в виде литых включений [62]. Таким образом, практическое значение имеет величина Д2, определяющая структуру соединения. С увеличением Д2 возможно появление в соединении пор и других усадочных дефектов, Д2 особенно резко возрастает с увеличением Б; Так, при росте скорости детонации от 2000 до 4000 м/с Д2 увеличивается в 25 раз:
В.условиях обычно применяемых режимов сварки (В<3000 м/с), действием кумулятивной струи можно пренебречь. Ее появление при переходе к более интенсивным режимам дает не положительный, а скорее отрицательный эффект, вследствие ухудшения структуры соединения (большой величины Д2) [9]. В то же время полное отсутствие включений, предельным случаем которого является процесс, не сопровождающийся потерей массы (Д1 я 0), приводит к неудовлетворительной очистке соединяемых поверхностей и резкому ухудшению качества сварки, чему одновременно способствует и малая энергия соударения, характерная для такого процесса [64].
Так же струеобразование при косых соударениях было исследовано в работе [46]. На медные образцы толщиной до 3,5 мм наносились слои никеля и меди толщиной 0,1 и 0,07 мм соответственно. Использование медных и никелевых слоёв обеспечило возможность измерения их толщины с помощью оптического микроскопа, в то же время одинаковая плотность этих материалов исключала влияние разницы в плотностях на течение материала.