Исследование тепловых процессов в околошовной зоне при сварке взрывом

• Автор: Хаустов, Святослав Викторович
• Шифр специальности: 05.02.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 142 с. : ил.

Хаустов С.В.

Кандидатская диссертация

Содержание
Содержание
Введение
Глава 1. Влияние тепловых процессов на образование и формирование соединения при сварке взрывом

1.1 Основные схемы и параметры сварки металлов взрывом

1.2 Роль тепловых процессов в образовании соединения и их влияние на свойства сваренных взрывом композитов
1.3 Основные источники тепла при сварке взрывом, методы их исследования и математические модели описывающие тепловые процессы

1.4 Цель и задачи исследования

Глава 2. Разработка экспериментальных методов исследования тепловых процессов в условиях сварки взрывом
2.1 Экспериментальные и расчетные методы определения кинематических и энергетических параметров сварки взрывом
2.2 Расчетно-экспериментальные методы оценки температурного режима сварки и получения начальных температурных полей
2.2.1 Термопарные методы измерения температур
2.2.2 Построение температурных полей сварки взрывом с использованием локальных термопар (по известным термическим циклам)
2.2.3 Метод калориметрирования локального объема металла
2.2.4 Метод локальных естественных термопар для исследования тепловых процессов при сварке взрывом
Выводы к главе
Глава 3. Исследование тепловых процессов при сварке взрывом
3.1 Разработка модели тепловых процессов выравнивания температурного поля в ОШЗ свариваемых взрывом композитов
3.2 Пластические деформации в ОШЗ при сварке взрывом и определение начальных температурных полей

Хаустов С. В.
Кандидатская диссертация
Содержание
3.2.1 Определение температурных полей сварки взрывом по известным термическим циклам сечений ОШЗ
3.2.2 Определение температурных полей сварки взрывом на основе эпюр остаточной пластической деформации
3.3 Нагрев метаемого элемента продуктами детонации ВВ и его влияние на общую тепловую ситуацию в ОШЗ
3.4 Оценка теплового воздействия ударно-сжатого газа впереди точки контакта
Выводы к главе
Глава 4. Практическая реализация результатов исследования
4.1 Разработка программного обеспечения (ПО) расчета параметров взаимодействия разнородных металлов и сплавов при импульсном нагружении
4.2 Разработка пакета прикладных программ (ППП) для расчета тепловых процессов в условиях сварки взрывом
4.3 Усовершенствование технологических процессов изготовления сваркой взрывом медно-алюминиевых соединений для ОАО “ВГАЗ-СУАЛ-Ремонт”
4.4. Разработка технологических процессов изготовления сваркой взрывом медных фольг с алюминием для ФГУП ЦНИИ КМ “Прометей”
Выводы к главе
Общие выводы
Литература
Приложение

Хаустов С.В.
Кандидатская диссеотаиия
Введение
Введение
Сварка взрывом (СВ), обладая рядом специфических особенностей (сверхбольшими давлениями, реализуемыми в зоне соударения, высокой скоростью процесса и, как следствие, производительностью, возможностью получать соединения без расплавов), используется наряду с другими технологическими способами для создания широкого спектра композиционных материалов.
Являясь высокопроизводительным способом изготовления композиционных материалов, СВ позволяет получать соединения практически любых разнородных материалов с прочностью на уровне свойств основных металлов. Это обусловлено возможностью целенаправленно избегать и исключать из технологического процесса стадии высокотемпературного нагрева для материалов, обладающими неблагоприятными типами металлургического воздействия. Однако резкое различие в физикомеханических и теплофизических свойствах свариваемых с помощью СВ биметаллов определяет сложный характер протекания тепловых процессов, влияние которых на образование и свойства сваренного взрывом соединения играет определяющую роль.

" Существующие представления позволяют выделить три основных источника тепла в порядке увеличения их вклада в общий баланс тепла.
1) Нагрев метаемой пластины продуктами детонации взрывчатого вещества (ПД ВВ). Различные исследователи (Лысак В.И., Пай В.В., Трофимов В.Г., МсОееп Я в.) дают оценку 1-7% от общего количества тепла в ОШЗ, при этом исследователи связывают действие этого источника лишь с увеличением среднего значения энергии, аккумулированной в метаемой пластине, и полагают незначительным его влияние на процессы, протекающие на границе соединения. Однако это влияние может быть достаточно существенным при сварке относительно тонких пластин (фольг) с высокими теплопроводящими свойствами.
2) Нагрев поверхностей пластин потоком ударно сжатого газа впереди точки контакта. Исследованиями этого вопроса занимались Ишут-
Хаустов С.В.
Кандидатская диссертация
Гпава
пяться при сварке листов длиннее 1 м. Увеличение же количества расплавленного металла может привести к ухудшению качества сварки, т.к., во-первых, увеличивается время застывания шва, а, во-вторых, для металлов, способных образовывать интерметаллиды, увеличивается их содержание в зоне сварного шва.
3) Выделение тепла от пластической деформации металла в зоне соударения.
Для исследования тепловых процессов в условиях сварки взрывом традиционно применяются различные виды термопарных методов. Тепловые процессы при этом описываются различными вариантами неподвижных мгновенных источников тепла, дающие (как будет показано ниже) весьма приблизительно картину. При измерении температуры поверхности соударяющихся металлических пластин возникает довольно сложная проблема расшифровки полученного сигнала, т.к. высокие давления, возникающие при соударении, могут влиять на величину термо-эдс.
На рис. 1.15 показана схема применяемого автором работы [48] измерительного устройства. Никелевый стержень, соединенный через керамический изолятор со стальной трубкой, образует измерительный элемент, имеющий скошенную под определенным углом верхнюю поверхность и заключенный во втулку с продольными разрезами. На измерительный элемент с помощью ВВ металась пластинка, скорость которой определялась с помощью импульсной рентгенов-
Рис. 1.15. Измерительное устройство [48]:
1 — контактные провода, 2 — отколь-ный элемент, 3 — цилиндр, 4 — керамика, 5 — никелевый стержень, 6 — метаемый элемент, 7 — прокладка,
8 — заряд ВВ, 9 — детонирующий шнур, 10 — стальная труба