CC BY
15XVII Всероссийская с международным участием школа - семинар по структурной макрокинетике для молодых ученых имени академика А.Г. Мержанова
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СВАРКИ ВЗРЫВОМ И ПОСЛЕДУЮЩЕЙ ГОРЯЧЕЙ ДЕФОРМАЦИИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ЗОНЫ СОЕДИНЕНИЯ В БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ
ТРУБАХ И СТЕРЖНЯХ
Малахов1 А.Ю. молодой ученый, Сайков1 И.В., Денисов1 И.В., Романцев2 Б.А.,
Гамин2 Ю.В.
1- Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской
академии наук, Черноголовка, sir. malahov2009@yandex. ru
2- Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский технологический
университет «МИСиС», Москва
DOI: 10.24411/9999-004A-2019-10028
Биметаллические материалы нашли широкое применение в различных областях машиностроения. Зачастую монометаллические конструкции не удовлетворяют необходимым требованиям по коррозионной стойкости и удельному весу. В зависимости от условий эксплуатации поверхность стальных изделий необходимо защищать путем их плакирования коррозионностойким слоем. В частности, актуальным является вопрос о повышении срока службы труб нефтяного и котельного сортамента.
Сварка взрывом является оптимальным способом получения биметаллических изделий, так как обеспечивает возможность получения соединения любых металлов и сплавов с прочной металлической связью и с минимальными энергозатратами по сравнению с другими способами [1]. Сваркой взрывом можно получать как сплошные, так и полые биметаллические цилиндрические заготовки с минимальными отклонениями по химическому составу, физическим и механическим свойствам от исходных материалов [2]. При этом, в большинстве случаев в результате сварки взрывом происходит упрочнение металлов в близкой окрестности от границы соединения [3, 4], что нужно учитывать при проведении последующих технологических операций.
В результате проведения экспериментов по плакированию взрывом были получены двухслойные стальные стержни с сочетанием слоев сталь 20+08Х18Н10Т. Результаты измерений наружного диаметра образцов после сварки взрывом показали, что произошла равномерная деформация наружной трубы в процессе сварки на величину сварочного зазора. Соотношение объёмов составляющих слоев во всех образцах после сварки взрывом и горячей деформации остается одинаковым.
XVII Всероссийская с международным участием школа - семинар по структурной макрокинетике для молодых ученых имени академика А.Г. Мержанова
Результаты измерений микротвердости составляющих слоев на границе соединения после каждого технологического этапа показали, что при соответствующей технологическому процессу температуре нагрева, наклеп в соединении снимается благодаря рекристаллизации, тем самым повышаются пластические свойства готового изделия. Исследования микроструктуры границ соединений, полученных сваркой взрывом, показали, что режимы сварки были оптимальными для сочетания слоев сталь 20 + 08Х18Н10Т. По длине соединения обнаружены разобщённые оплавленные участки из литых включений толщиной до 300 мкм, образовавшиеся при расплавлении поверхностных слоев металлов. В процессе сварки взрывом произошел незначительный наклеп на границе соединения и деформация зёрен феррита в стали 20. Металлографические исследования границы соединения образцов, прошедших после сварки взрывом горячую прокатку и прошивку, показали, что в результате горячей пластической деформации произошло снятие наклепа и обезуглероживание в стали 20 на границе соединения глубиной до 300 мкм.
Из анализа полученных экспериментальных данных следует, что горячая пластическая деформация не повлияла на соотношение объёмов составляющих слоев во всех биметаллических образцах после сварки взрывом. Таким образом, обеспечивается равномерная деформация основного и плакирующего слоя, что позволяет на этапе конструирования принимать оптимальные толщины биметаллической трубы или стержня.
Список литературы:
1. Greenberg B.A., Ivanov M.A., Kuzmin S.V., Lysak V.I. Svarka vzryvom: process i struktury. [Explosive welding: processes and structures]. Moscow, Innovacionnoe mashinostroenie Publ., 2017, 236 p.
2. Mendes R., Ribeiro J.B., Loureiro A. Effect of explosive characteristics on the explosive welding of stainless steel to carbon steel in cylindrical configuration. Materials and Design, 2013, vol. 51, pp. 182 - 192.
3. Ming Yang, Honghao Maa, Zhaowu Shena, Yuling Suna. Study on explosive welding for manufacturing meshing bonding interface of CuCrZr to 316L stainless steel. Fusion Engineering and Design, 2019, vol. 143, pp. 106 - 114.
4. Robert Kosturek, Marcin Wachowski, Lucjan Sniezek, Adam Kruk, Janusz Torzewski, Krzysztof Grzelak, Janusz Mierzyсski. Research on the microstructure of a Ti6Al4V-AA1050 explosive-welded bimetallic joint. Materials and technology, 2019, vol. 53, no. 1, pp. 109 - 113.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 17-08-01248 А. Эксперименты по сварке взрывом проведены на базе ООО «Битруб Интернэшнл».
