Разработка технологии изготовления композиционных медно-алюминиевых токоподводящих узлов на основе исследования закономерностей деформирования металла в ОШЗ свариваемых взрывом соединений

• Автор: Чугунов, Евгений Александрович
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 140 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНЫХ МЕДНОАЛЮМИНИЕВЫХ УЗЛОВ И ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ СВАРКЕ ВЗРЫВОМ
1.1. Существующие конструкции контактных соединений силовых электрических цепей и способы их изготовления
1.2. Основные проблемы сварки взрывом алюминия с медью
1.3. Условия формирования соединения при сварке взрывом
1.4. Существующие представления о пластической деформации металла при-контактной зоны сваренных взрывом соединений
1.6. Цель и задачи исследования
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Материалы, применяемые в исследовании
2.2. Методика определения максимальных сдвиговых деформаций металла околошовной зоны и их критических значений
2.3. Методика определения количества выносимого кумулятивным потоком
из околошовной зоны металла
2.4. Методика определения электрофизических свойств сваренных взрывом композиционных медно-алюминиевых узлов
Выводы
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛА ОКОЛОШОВНОЙ ЗОНЫ СВАРИВАЕМЫХ ВЗРЫВОМ ОДНОРОДНЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ ПЛАСТИН
3.1. Анализ микропластического течения металла в ОШЗ при сварке взрывом
алюминиевых пластин
3.2. Закономерности распределения сдвиговых деформаций gmax в ОШЗ при сварке взрывом однородных (алюминий +алюминий) металлов
3.3. Определение величины критической сдвиговой деформации при сварке взрывом алюминиевых пластин

3.4. Оценка кумулятивных потерь при сварке взрывом однородных (алюминий +алюминий) материалов
Выводы
ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СОЕДИНЕНИЯ ПРИ СВАРКЕ ВЗРЫВОМ АЛЮМИНИЯ С МЕДЬЮ
4.1. Особенности пластического течения металла при сварке взрывом алюминия с медью
4.2. Исследование области свариваемости алюминия с медью
4.3. Влияние параметров соударения на свойства сваренных взрывом медно-
алюминиевых соединений
Выводы
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МЕДНО-АЛЮМИНИЕВЫХ ТОКОПОДВОДЯЩИХ УЗЛОВ СИЛОВЫХ ЭЛЕКТРОЦЕПЕЙ
5.1. Разработка новых конструкций композиционных токоподводящих узлов
5.2. Разработка технологии изготовления с помощью сварки взрывом и последующей прокатки медно-алюминиевых переходников силовых электроцепей
5.3. Разработка технологии изготовления с помощью сварки взрывом композиционных ножей-разъединителей высоковольтных электрических цепей
5.3. Разработка технологии сварки взрывом медно-алюминиевых композици-
онных переходников катодной секции электролизера алюминия
Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Задача сбережения электроэнергии, бесполезно расходуемой в силовых токоподводящих узлах, является весьма актуальной для предприятий энергетики и электрометаллургии, один из эффективных путей решения которой — снижение переходного электросопротивления в узлах силовых цепей. Отдельные участки таких узлов выполняются разнородными (как правило, медными и алюминиевыми) и соединяются между собой двумя способами: «напрямую» или через стандартные медно-алюминиевые переходные элементы, изготавливаемые сваркой встык (плавлением, контактной) разнородных пластин или путем плакирования тонким слоем меди контактирующей поверхности с помощью холодной или диффузионной сварки. В первом случае контактный токоподводящий узел подвержен интенсивной электрохимической коррозии, приводящей к быстрому росту его переходного электросопротивления, перегреву и выходу из строя. Во втором существующие способы изготовления переходных элементов предопределяют уже в процессе их производства высокое электросопротивление вследствие взаимной диффузии меди и алюминия, приводящей к образованию интерметаллидов, обладающих диэлектрическими свойствами. Сварка взрывом в силу ряда ее специфических особенностей является одним из эффективных методов получения композиционных медно-алюминиевых переходных элементов.
Несмотря на большой теоретический и экспериментальный материал, накопленный в области сварки взрывом разнородных материалов, проблеме соединения меди с алюминием не уделялось достаточного внимания, поскольку априори считалось, что, благодаря высокой пластичности этих материалов, диапазон их свариваемости весьма широк. Известно, что существенное влияние на положение границ сварки разнородных металлов оказывает тип их металлургического взаимодействия, предполагающий образование в зоне соединения рассматриваемой пары металлов интерметаллических соединений и легкоплавкой эвтектики, значительно ухудшающих эксплуатационные свойства соединений даже при реализации равнопрочное™ в последних. Доказано, что на разви-

(твердость, ав, от). При этом указанная граница сварки определяется соотношением (1.20).
Наиболее обоснованным, на наш взгляд, при определении положения нижней границы сварки взрывом композиционных материалов является энергетический подход, основанный на учете доли кинетической энергии, запасенной метаемой пластиной при ее разгоне продуктами детонации и затрачиваемой на пластическую деформацию металлов Ж? [44]. На основе обработки экспериментальных данных в работах [46, 47] была получена эмпирическая зависимость для критической удельной энергии
тем самым подтверждая предположение [44, 45, 36] о влиянии прочностных характеристик (в данном случае показателя технологической деформируемости Астрова НВ/5) на положение нижней границы сварки взрывом. При этом было показано [47], что величина принимает при сварке взрывом разнородных элементов значение близкое или равное 1¥2кр более мягкого металла с меньшим отношением НВ/5, а прочность соединения при этом реализуется на уровне менее прочного металла.
Величина энергии, затрачиваемой на пластическую деформацию металла в зоне соединения Ц'/ может быть определена через динамические параметры процесса из уравнения [48]:
которая, в свою очередь, является составной частью общего энергетического баланса сварки взрывом, выведенного с учетом допущений о том, что нагревом метаемого элемента продуктами детонации взрывчатого вещества и диссипативными потерями энергии можно пренебречь [44]:
IV? =0,606 + 0,184-

(1.23)
(1.24)
+1Г2 + 1¥3,
(1.25)