CC BY
18ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ СВАРКИ ВЗРЫВОМ НА УДЛИНЕНИЕ ТИТАНОВОЙ ТРУБЫ ПРИ ПЛАКИРОВАНИИ МЕДНОГО
СТЕРЖНЯ
Малахов1 А.Ю. молодой ученый, Сайков1 И.В., Николаенко1 П.А.,
Первухин2 Л.Б.
1- Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской
академии наук, Черноголовка, sir. malahov2009@yandex. ru 2- Федеральное государственное унитарное предприятие ЦНИИЧермет,
Москва
DOI: 10.24411/9999-004A-2018-10024
В процессе сварки взрывом по свариваемым материалам проходят ударные волны. Они создают в металле упругие возмущения, способные его деформировать. Упругие волны, распространяющиеся в металле, можно рассматривать как систему двух типов волн - продольных и поперечных [1].
Степень деформации материала при сварке взрывом во многом зависит от параметров соударения, которые в свою очередь рассчитываются в зависимости от толщины метаемого элемента и свойств свариваемых сплавов. В случае сварки взрывом изделий цилиндрической формы существуют значительные сложности в расчете режимов сварки и разработке дополнительной оснастки для уменьшения различного рода деформаций.
Целью данной работы было экспериментально определить степень продольной деформации трубы из титана ВТ1-0 при плакировании данной трубой медного стержня на разных режимах нагружения.
Была проведена серия экспериментов с различными режимами соударения. Методика эксперимента предусматривала: 1. Подготовку титановых труб к экспериментам методом реперных точек. 2. Разработку схемы взрывного плакирования. 3. Проведение трех экспериментов по очереди: начиная с наименьшей скорости детонации. 4. Обработку результатов и выявление зависимости степени деформации титановой трубы от режима сварки.
Подготовка сборки под сварку заключалась в следующих операциях:
1. Измерение фактической длины титановой трубы. 2. Нанесение на наружную поверхность трубы специальных меток ударным методом с помощью керна. 3. Измерение расстояния между поставленными метками. 4. Очистка и обезжиривание внутренней поверхности трубы и наружной поверхности медного стержня. 5. Сборка элементов.
Все замеры проводились троекратно. Длина титановых труб по результатам замеров составила L= 1500±2...4 мм, наружный диаметр D = 22±0,1...0,3 мм. Всего было подготовлено 3 образца.
Сварка взрывом осуществлялась на трёх режимах, при которых скорости точек контакта Ук составляли 1500 м/с, 2000 м/с и 3500 м/с соответственно.
Так как в твердом веществе ударная волна с амплитудой даже в сто тысяч атмосфер является слабой, то такая волна мало отличается от акустической: она распространяется со скоростью, близкой к скорости звука и сжимает вещество всего на несколько или десяток процентов [2]. Исходя из того, что при начальном параллельном расположении свариваемых поверхностей друг к другу скорость точки контакта Ук равна скорости детонации D [3], то можно, исходя из значений скорости волны сжатия и скорости детонации рассчитать примерное расстояние, на котором начнется удлинение титановой трубы.
Расчет приблизительного расстояния начала удлинения титановой трубы проводился по следующей формуле:
где Ь1 - расстояние, которое пройдет точка контакта до момента начала возвращения волны разгрузки, м; Ь2 - расстояние, которое пройдет точка контакта за время её встречи с волной разгрузки, м.
Расстояния Ll рассчитывается по следующей формуле:
где Ьтруб - длина титановой трубы (1,5 м); cTL - скорость звука в титане (4847 м/с) [7]; Vk - скорость точки контакта, м/с.
Анализ результатов экспериментов подтвердил расчетные данные по удлинению титановой трубы после сварки взрывом. При этом стоит отметить, что на режиме Vk = 3500 м/с биметаллический стержень стал короче на 6 мм, что свидетельствует о том, что материал не успел разгрузиться и остался в напряженном состоянии.
Эксперименты по сварке взрывом проводились на базе ООО «Битруб Интернэшнл».
Список литературы:
1. Крупин А.В., Соловьев В.Я., Шефтель Н.И., Кобелев А.Г. Деформация металлов взрывом. М.: Металлургия, 1975. 416 с.
2. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П., Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений, М.: Физматлит, 2008, 656 с.
3. Конон Ю.А., Первухин Л.Б., Чудновский А.Д. Сварка взрывом. М.: Машиностроение, 1987, 216 с.
