автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Исследование и разработка технологии изготовления сваркой взрывом композитов электротехнического назначения с двусторонней симметричной плакировкой

На правах рукописи

ЧУВИЧИЛОВ Виктор Анатольевич

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРКОЙ ВЗРЫВОМ КОМПОЗИТОВ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ С ДВУСТОРОННЕЙ СИММЕТРИЧНОЙ ПЛАКИРОВКОЙ

Специальность 05.03.06 Технологии и машины сварочного производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград - 2005

Работа выполнена на кафедре сварочного производства Волгоградского государственного технического университета

Научный руководитель д-р техн. наук, проф.

ЛЫСАК ВЛАДИМИР ИЛЬИЧ.

Официальные оппоненты: д-р техн. наук, проф.

ГОРДОПОЛОВ ЮРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ.

д-р техн. наук, проф.

ОРЕШКИН ВЛАДИМИР ДМИТРИЕВИЧ.

Ведущее предприятие ФИЛИАЛ ОАО «ВОЛГОГРАДЭНЕРГО»

«КАМЫШИНСКИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ».

Защита состоится "5" апреля 2005 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.028.02 при Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400131, г. Волгоград-131, пр. Ленина, д.28, зал заседаний ученого совета

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета.

(ауд. 209).

Автореферат разослан февраля 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Кузьмин С.В.

^ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ .

Актуальность темы. Медно-алюминиевые и медно-стальные двух- и трехслойные композиционные материалы электротехнического назначения в последнее время находят широкое применение на предприятиях энергетического комплекса. Их использование в качестве переходных элементов и ножей разъединителей в силовых и высоковольтных устройствах позволяет экономи гь дефицитные металлы, свести к минимуму потери электроэнергии, обеспе-чи I ь ремонтопри! одность и увеличить срок службы оборудования и токоподводящих силовых электротехнических узлов.

Из всей гаммы известных способов изюговления медно-алюминиевых и медно-стальных композиционных материалов, использующихся для изготовления указанных деталей и узлов, наиболее целесообразно применение сварки взрывом, позволяющей получать равнопрочные и бездефектные соединения с минимально возможным переходным электросопротивлением. Однако, несмотря на значительные успехи, достигнутые в области познания процесса сварки одно- и разнородных мешиюв взрывом благодаря исследованиям российский и зарубежных учёных, теоретически и экспериментально выявившим основные закономерности процесса сварки металлов взрывом, изучившим количественные связи между основными па-раме1рами и их влияние на свойства получаемых соединений, построившим энергетический баланс сварки взрывом двух- и многослойных композитов, обобщившим граничные условия сварки взрывом, ряд вопросов, касающихся процессов формирования соединения в условиях высокоскоростною соударения, остается недостаточно изученным. Так при определении основных параметров сварки взрывом, их взаимосвязи и взаимовлияния на процессы пластического деформирования металла ОШЗ незаслуженно мало внимания было уделено временным условиям формирования соединения Кроме того, созданные математические модели, описывающие процесс соударения элементов при сварке взрывом и определяющие получение высококачественного соединения, в большинстве случаев применимы лишь для традиционных схем одностороннего плакирования. Применительно же к схеме двустороннего одновременного плакирования (батарейная схема), которая является экономически целесообразной и технологически рациональной при изготовлении трехслойных симметрично плакированных заготовок, оставались не изученными вопросы, связанные с различием энергетических условий деформирования металла ОШЗ при сварке по этой схеме и являющиеся следствием взаимного влияния процессов, происходящих на границах свариваемой трехслойной композиции при соударении элементов. Поэтому изучение особенностей формирования соединений на границах трехслойных заготовок и разработка на основе этого научно обоснованных практических рекомендаций по рациональному применению батарейной схемы при сварке взрывом симметрично плакированных композиционных материалов электротехнического назначения и соответствующих техноло! ических процессов является актуальной задачей.

Актуальность данной работы подтверждается также выполнением се в рамках межвузовских научно-технических программ Минобразования РФ ('Интеграция науки и кисшего об-

Автор выражает глубокую блаюдарность к т н . яоц Кузьмину С В за ные консультации по ряду вопросов, связанных с темой диссертации.

помощь в выполнении данную работы и науч-

РОС. НАУмОИ \ЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА _^Петербург

разования России», «Новые энергосберегающие технологии», «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники». «Научное, научно-методическое, материально-техническое и информационное обеспечение системы образования» в 2002-04 г.г.

Цель и задачи работы. Целью настоящего диссертационного исследования является разработка научно-обоснованных технологических процессов изготовления сваркой взрывом медио-алюмиииевых и медно-стальных электроконтактных элементов с двусторонней плакировкой для силового коммутационного оборудования предприятий энергоёмких нроизводс1в на основе изучения временных и дсформационно-энсргстических условий образования соединения при сварке по н юскоиараллельной и батарейной схемам плакирования

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

1) на основе усовершенствованной расчетно-экспериментальной методики изучено влияние параметров высокоскоростного соударения на время пластического деформирования металла ОШЗ за точкой контакта при сварке взрывом;

2) исследовано совместное влияние давления в зоне соударения и времени его действия на процессы формирования сварного соединения и определены критические условия образования равнопрочного соединения с позиций временных условий сварки взрывом;

3) изучены особенности пластического течения приконтактных объемов металла на траницах соединения, полученного по батарейной схеме сварки взрывом, влияние толщины неподвижной пластины и скорости соударения на распределение остаточных максимальных сдвигов в ОШЗ соединения;

4) изучено влияние схемы сварки взрывом на структуру и свойства получаемых медно-алюминиевых и медно-стальных композитов с целью минимизации развития структурной и химической неоднородностей в зоне соединения; определены условия применимосш батарейной схемы для получения указанных композитов;

5) на основе полученных результатов исследования разработаны праюические рекомендации и научно обоснованные 1ехноло1ические процессы сварки взрывом композиционных трех-слоиных медно-алюминисвых и медно-стальных материалов электротехнически!о назначения. коюрые внедрены па предприятиях энергетики и химии.

Научная новизна работы состоит в определении временных условий формирования соединения между одно- и разнородными металлами при сварке взрывом по плоскопараллельной и батарейной схемам, а также в установлении функциональных в ¡аимосвязей между параметрами кинематической группы и величиной деформирующего импульса, отражающего энергетические условия протекания пластической деформации металла ОШЗ за точкой контакта и влияющего, в конечном итоге, на структуру и прочностные свойства сварного соединения.

С использованием усовершенствованной расчетно-экспериментальной методики оценено время протекания деформационных процессов за точкой контакта, зависящее от толщины свариваемых элементов и скорости соударения. Показано, что с ростом и соответствующим ему изменением пиковой величины давления ртси при прочих равных условиях время деформирования увеличивается, что приводит к возрастанию объема продеформированжл о металла, проявляющегося, в частности, в увеличении размеров образующихся в соединении волн

Экспериментально установлено, что интенсивность экспоненциального спада давления в зоне соединения с ртт до величины динамического предела текучести определяется физико-мсханическими свойствами свариваемых металлов и не записиI от скорости соударения При этом показано, что давтение в окрестностях линии соединения при сварке взрывом в статьных образцах падает вдвое быстрее, чем в алюминиевых.

В качестве ингарально!о показа1еля, связывающею воедино давление в окрестностях точки контакта, зависящее 01 V,. и время ею действия, предложено использовать величину деформирующею импульса 10. характеризующего энергетические условия пластическою деформирования металла ОШЗ в условиях сварки шрывом Впервые определено его критическое значение для пары Ст.З+Ст.З, составляющее 3,5-3,7 кНс/и1.

Тсорстически обосновано и экспериментально доказано, чю при сварке взрывом по ба-I 1арейной и плоскопараллельной схемам энергетические условия формирования соединения и деформирования металла существенно различаются, что обусловлено взаимным влиянием импульсов давления, воздействующих на еще не завершившиеся на противоположных межслой) ных границах деформационные процессы и способных при определенных условиях увеличивать их продолжительность и соответственно энерговложения на ней. При этом степень взаимною влияния 1ем выше, чем тоньше неподвижный (центральный) элемент свариваемой композиции.

Методы исследования. Экспериментальная часть работы выполнена с применением стандартных методов оптической микроскопии, механических испытаний СКМ на отрыв и срез слоев, а также усовершенствованных и разработанных новых оригинальных методик. Расчет параметров соударения свариваемых элементов и математическая обработка полученных результатов осуществлялись с помощью специализированных пакетов прикладных программ. Достоверность полученных в работе результатов подтверждается воспроизводимостью всех основных положений другими исследователями и непротиворечивостью полученных результатов существующим представлениям о формировании соединения при сварке металлов взрывом.

Практическая ценность. Проведенные исследования позволили сформулировать прак-I тические рекомендации, позволяющие обоснованно выбирать технологическую схему сварки

9

взрывом трёхслойных композиционных материалов с двусторонней симметричной плакировкой, обеспечивающую реализацию равнопрочных соединений с минимальным развитием в I сварном шве структурной и химической неоднородносгей, оказывающих существенное влияние на прочностные и электрофизические свойства композитов. Их использование позволило разработать технологические процессы изютовления высококачественных композиционных деталей и узлов различной номенклатуры и типоразмеров для энергоёмких предприятий.

Для ОАО «Камышинские электрические сети» (филиал «Волгоградэнерго») разработаны технологические процессы получения композиционных заготовок ножей разъединителей: трёхслойных медно-алюминиевых. базирующийся на одновременном двустороннем локальном плакировании сваркой взрывом но батарейной схеме крупнот абари гной алюминиевой пластины тонколистовой медыо с последующей холодной прокаткой; медно-стальных тонколистовых заюювок ножей разъединителей, получаемых по схеме последовательного плакирования. Внедрение опытных партий трёхслойных заготовок ножей на указанном предприятии

5

позвочило получить суммарный экономический эффект в 1998-2002 г г в сумме более 1,5 млн руб.

Для ОАО «Каустик» (г Волгоград) разработана новая конструкция токоподводящего узла катодной части электролизёра каустической соды и технология его И31 отопления с помощью сварки взрывом по батарейной схеме. Применение новых узлов на действующем оборудовании позвочило получить годовой экономический эффект в размере более 140 тыс руб. (и i расчёта на один электролизёр) за счёт снижения потерь электроэнергии при электролизе.

Доля автора в суммарном экономическом эффекте составляет 30%.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались в период с 199Н по 2004 г на 5 международных конференциях (Вопгоград, Барнаул, Пенза)-, б российских конференциях (Москва, Пермь, Воронеж, Нижний Новгород, Челябинск)-, межвузовских научно-практических конференциях (Волгоград), а также на ежегодных научно-технических конференциях и семинарах в ВолгГТУ.

По результатам научно-исследовательской деятельности в 2001 году соискателю присуждалась аспирантская стипендия Президента Российской Федерации.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 26 нечагных работ, в том числе 1 патент РФ.

Структура и обьем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 i лав, общих выводов, списка литературных источников и приложения, содержит 150 сфаниц машинописного текста, 82 рисунка, 12 таблиц, 145 наименований литературных источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Состояние вопроса исследований

Вопросам свариваемости меди с алюминием и сталью посвящены работы Баранова И.Б., Строймана И.М., Красутна Ю.Л, Рябова В.Р., Ларикова Л.Н., РабкинаДМ., Гельмана А С. Кочергина К.А и др. Их анализ показывает, что выбор способа изготовления композиционною ма!ериала (КМ) зависит, прежде всею, от imia взаимодействия соединяемых металлов, их свойств, а также характера и интенсивности деформации металлов, степени ее локализации, особенностей развития активационных процессов в зоне соединения. Исследования Седых ВС, Кобелева А.Г, Лысака В И., Казак ПН, Ку тмина СВ., Первухина Л Б., Долгого Ю.Г, Трыкива Ю П, Конона Ю А.. Оголихина В М, Добрушина Л.Д, ПетушковаВГ, Смелян-lkoso В Я, Шчоргуна В Г, ПееваА П, Чугунова Е А , и др. показали, что способом, обеспечивающим получение качественных соединений меди с алюминием и сталыо, является сварка взрывом. В работах Седых B.C., Дерибаса А А., Кривенцова А И., Захаренко ИД., Лысака В И, Пая В В, Гордополова Ю А , Кудинова В М, Михайлова А П., Дремина А Н, Яковлева И В, и др. показано, что рассматриваемый процесс образования соединения определяется степенью и полнотой протекания деформационных процессов в зоне соединения, зависящих от давления р и времени его действия г. Специфические особенности образования соединения при сварке взрывом вызывают трудности расчетного и экспериментального определения реальных величии р и г, чго в конечном счёте не позволяет в полной мере использовать эти физические параметры для количественного описания исследуемого процесса. В частности, существующие представления о времени формирования соединения базируются на различных моделях соуда-

рения (гидравлической, упругой, акустической) и носят крайне противоречивый характер.

Ряд исследователей (Седых B.C., Каракозов Э С, Дерибас А А., Качан МС, Кривенцов АН и др.), рассмафивая соударение металлических элементов как ударно-волновой процесс, развивающийся во времени под действием высоких напряжений, без учета пластического деформирования металла ОШЗ, отождествляет время сварки тс с длительностью действия сжимающих напряжений в окрестностях линии соединения за точкой конгакга, которые «снимаются» волной разгрузки, приходящей со свободной поверхности более тонкой из свариваемых пластин и в ряде случаев являющейся волной растяжения. Следует отметить, чю рассчитываемые таким образом времена тс никак не связаны с другими параметрами сварки и, тем более, не дают ответ на вопрос о прогнозируемой прочности соединения. С другой стороны, экспериментальные результаты Михайлова А //, Лысака В И, и др авторов убеди хельно свидетельствуют о возможности протекания пластического деформирования за точкой конгакга (параметры волнового профиля линии сварного соединения увеличиваются за точкой контакта на расстоянии 4-6 волн), а значения времени развития волн в несколько раз превышаки величины, рассчитанные из ударно-волновой теории.

В этой связи изучение временных условий пластического деформирования металла ОШЗ, вмимосвязи времени формирования соединения с основными параметрами сварки взрывом и его влияния на свойства получаемого соединения представляет значительный научный и практический интерес.

Изготовление грёхслойных медно-алюииниевых и медно-стальных композиций принципиально возможно по параллельной схеме с последовательным плакированием основною металла с двух сторон и но батарейной (схема с одновременным двусторонним симметричным плакированием). Несмотря на явные технологические и экономические преимущества последней, её применение ограничено рядом факюров. Это связано, прежде всего, с тем, что до настоящего время в отсчес!венных и зарубежных исследовательских работах практически не рассмотрены вопросы о взаимодействии импульсов давления, возникающих на противоположных фаницах композита при одновременном симметричном соударении ме!аемых элементов с поверхностями неподвижного, и их влиянии на процессы пластического деформирования металла ОШЗ. Кроме того, открытым остаётся вопрос об энергетических условиях формирования соединения при батарейной схеме соударения. Практически не рассмотренными являются вопросы, связанные с изучением совместного влияния давления и времени его действия на конечные свойства получаемого соединения.

На основании изложенного были сформулированы цель и задачи диссертационного исследования. решение которых послужит основой при разработке новых научно-обоснованных технологических процессов получения конкурентоспособных трёхслойных медно-алюминиевых и медно-стальных композиций для предприятий энергетическо! о комплекса.

2 Определение временных условий формирования

соединения при сварке взрывом Для определения времени формирования соединения, иод которым будем понимать время протекания пластической деформации в окрестности линии соединения за точкой контакта

под действием сжимающих напряжений, в работе использовалась усовершенствованная рас-чётно-экспериментальная методика, базирующаяся на применении схемы двустороннего симметричного плакирования («батарейная» схема) (рис 1). При соударении пластин на обеих границах гшке 1 а в некотором поперечном сечении, проходящем через произвольную точку А,

одновременно (при синхронном продвижении фронтов детонации по заряду ИВ) возникают импульсы

.>»сопм

давлении р/ и р2, изменяющихся во времени по экс-

поненциальному закону p{t)~ ртгл е " (где р„юх -максимальное пиковое давление, реализуемое в зоне соединения; в - иосюянная времени, характеризующая интенсивность спада давления). Эти импульсы распространяются по толщине средней пластины на-варечу друг другу. При большой толщине неподвижной пластины ô2 импульс давления с противопо-

Pui I Соударение слоев в композите при сварке взрывом по схеме с одновременным двусторонним симметричным плакированием (батарейная схема)

а) Р

Tl 2 >Ti,

T|-2=Tci

Т|-?<Тс,

• I "С | I —' ^С|

Рнс 2 Характер в юимодействин импу /ьсов дав ¡емт в точке А от соударения на первой р/ и второй р, границах композита

ложной границы р- приходит в рассматриваемую точку А спустя время Г/ 2~&Чсо от момента соударения (г,.:>>т,(рис. 2 а), т.е. когда давчение в этой точке снизится до р1 < (т"г (а"т -динамический предел текучести), металл в ней разгрузи 1ся в упругой области, а деформационные процессы, сопровождающиеся ростом параметров волнового профиля линии соединения, полностью завершатся. Пришедший спустя время г/.~гс/ в ючку А импульс давления £>•> уже не в состоянии изменить размеры «застывших» волн, т.к сварное соединение уже является сформировавшимся В этом случае процессы образования соединения на 1-й и 2-й границах композита протекают независимо друг от друга.

Уменьшение толщины средней (неподвижной) пластины ¿ь ведет к «нременному сближению» импульсов р! и р2, и рано или поздно реализуется ситуация, изображенная на рис. 2 б, когда г; 2=т,I/. В этом случае время пластического деформирования металла в окрестностях точки А увеличиваема (в идеальном случае - удваивается), что должно вызвать дополнитель-8

нос активирование протекающих здесь процессов. Дальнейшее уменьшение Г/.^ (рис. 2 в) будет приводить к уменьшению фактического времени деформирования г'с/, однако при этом наложение эпюры импульса р? на эпюру р: при уменьшении Г;.3 обуславливает сложение действующих давлений и локальное ею повышение до больших величин, приводящее к росгу размеров волн в сварном соединении.

Сопоставляя длительности т, 2 и г(/ можно оценить время протекания деформационных процессов за точкой контакта (время формирования соединения)

С этой целью были поставлены серии опытов по сварке взрывом двух- и трехслойных пакетов из одноимённых алюминиевых и стальных пластин, в каждом из коюрых сварка проводилась по двум схемам- батарейной и традиционной плоскопараллельной с варьированием в обоих случаях толщины неподвижной пластины б2 и изменением от серии к серии скорости соударения К Время формирования соединения г, определялось путём сравнения волнового профиля зон соединения образцов, сваренных по рассматриваемым схемам соударения, из условия. что параметры Ук, V,, у при различных схемах сварки одинаковы (рис. 1).

Наблюдаемый на рис. 3 рост длины (Я) и ампли гуды (2а) волн в зоне соединения, полученного по плоскопараллельной схеме, '.2а>

мм

при увеличении толщины неподвижной пластины (кривые 1) носит закономерный характер и может быть объяснен соответствующим увеличением энергии.

__ а 0 4 6 8 10 12 14 16 18 20 32 мм затрачиваемом на пластическую дефор- ...... , , , , 2|,

О 0,77 1,15 1,54 1,92 2,31 2,69 3,08 3,46 3,6 т, 2, МКС мацию металлов \У2- ъ*1,98 икс

Совсем иным образом выглядят рис 3 Зависимость Л, 2а на границах соединении алюминиевых (а) и стальных (6) пластин от толщины сред-зависимости Л, для случая дву- неи (неподвижной) пж,станы £ <т,.:). схема (а) - пчос-

стороннего симметричного плакирования копариие;ьная. схема (б) - схема с двусторонним сим-

„ч _ метричным плакированием!

(схема б, на рис. 3). Здесь при использовании тонких неподвижных пластин на границах соединения реализуются максимальные параметры волн, превышающие 1 и 2а для плоскопараллельной схемы, в 2 и более раз. Это свидетельствует о том, что импульсы давления р, и р2, взаимодействуя, дополнительно активируют процессы пластического деформирования металла ОШЗ, то есть реализуется ситуация, изображенная на рис. 2, в, при которой х,

Увеличение шлшины 82 приводит к росту времени г,.?, а при этом величина результирующего (деформирующего) импульса давления !„ уменьшается (рис. 2, б), соответственно изменяя размеры волн (рис. 3) Начиная с некоторой толщины д2кр параметры волнового профиля (X, 2а), получаемого при использовании рассматриваемых схем сварки взрывом, имею! одинаковые значения (рис. 3), то есть согласно модели Т1.2=Ти (рис. 2, б). Дальнейшее увеличение 52>82кр не изменяет размеры образующихся волн. В этом случае импульсы давления р/ и

р2 нс взаимодействуют (рис. 2, а), а процессы формирования соединения на 1-й и 2-й границах композита протекают независимо друг от друга, как при сварке по обычной плоскопараллельной схеме ( Г; ;>т, {)

Показано, чю время тс, при котором на границах соединений протекают деформационные процессы при р>сг'и является по сути временем пластического течения металла за ючкой контакта при сварке металлов взрывом. Установлено, чю оно не является постоянным, а существенно зависит от скорости соударения К, (рис. 4). Очевидно, что увеличение скорости соударения приведет к соответственному изменению величины пикового давления р„ах импульса (рис. 5), определяющегося, напри-

Р\ 'со Рг-с„

2,25 2,0 1.75 1.5

с таль -

у У?

А - элю» линий

мер,

зависимостью

-К

Р\-с о, +А-С» (] де р1, (ъ и с,ц, с02 - соответственно плотности и скорости звука в метаемом и непод-

600

200 400

Рис 4 В ¡ияние скорости соударения V,\ на время времени по экспоненциальному закону. Ес-

фор чиротния соединения т, при сварке взрывом теСтвенно, что время пребывания металла спш1ьных и алюминиевых образцов

ОШЗ под давлением, превышающим ст„, при этом несколько увеличится. Аналогичные рассуждения могут пояснитг. некоторое различие в тс для соединений алюминия и стали

Экспериментально установлено, что при сварке взрывом одноимённых алюминиевых и стальных образцов с увеличением V, (при прочих равных условиях) с 220 м/с до 630 м/с и 440 м/с соответственно, время тс

, „ , изменяется в первом случае от 1,52 до 2,12 мке, а во

Рис 5 Рост давления р и времени г

формирования соединения г, при увеличе- втором от 1,57 до 2,3 мке

,ши скорости соударения V, Принимая во внимание пропорциональноегь Ртш

о! скорости К, а также учитывая, что само давление р в зоне контакта не постоянно, а зависит от времени, можно полагать, что степень пластической деформации металла и связанные с ней, в частности, размеры Я и 2а будут определяться величиной так называемого деформи-

рующего импульса, значения ко юрою можно оцени1ь но зависимости

I, = ¡1

"/в.

¿Т

, В

ко юрой ней местной является интенсивность спада давления, характеризуемая 0. Для ее нахождения воспользовались ре!ультатами опытов, сделав допущение, что в процессе взаимодей-

ствия coy дарившихся пластин контактное давление за время тс снизится с р^ до а"ш. Прологарифмировав это выражение и подставив в него соответствующие значения a"m, zL (рис. 4) и рта„ в первом приближении оценили постоянную времени в. Оказалось, что в выбранном диапазоне режимов сварки в для каждого из опытных материалов является постоянной, не зависящей от Ус величиной, и соответственно для алюминия и стали Ст 3 составляет ~0,565 и -0,96 мкс.

С" введением /„ как интсгральн01 о параметра, учитывающего величину давления в зоне соударения, характер изменения и время его действия, появилась реальная возможность объяснения и количественного описания с новой точки зрения некоторых закономерностей, проявляющихся при сварке металлов взрывом. Так, например, стало возможным объяснение роста параметров волнового профиля при увеличении толщины неподвижной пластины д).

Рассмотрим несколько возможных ситуаций.

1) Пластическое деформирование металла, проявляющееся, в частности, в виде волнообразования. про [екает в течение времени тс, пока изменяющееся по экспоненциальному закону давление р>сг*. Если время прихода волны разгрузки tp=2SVco со стороны свободной поверхности нижней пластины меньше тс (рис. 6, а), то в зоне соединения произойдёт резкий спад давления, прервав пластическое течение металла в OLL13 с соответствующими размерами волн. За время тр давление в зоне соединения изменится с ртах до p¡, а величина импульса Id! в этом случае соответствует площади, ограниченной фигурой 0-ртах-рггр.

2) Увеличение S¡ или, что то же самое,

Рис 6 Изменение параметров вочнового профиш Тр, ведет К соответствующему росту /„ с во- линии соединения при сварке взрывом двухслойных

влечением в пластическую деформацию образцов от (оотношения тр и г,, больших объемов металла, причем линейное изменение А (или тр) вызывает все меньший и меньший прирост Iá, что связано с интенсивным убыванием давления во времени. Как следствие этого - некоторое уменьшение темпа роста Ли 2а с увеличением S2 (tJ, фиксируемое экспериментально.

3) Наконец, при снижении р до а''„, что соответствует времени тс на рис 6, б, деформационные процессы в ОШЗ протекают в полном объеме (для данных условий соударения), а параметры волн достигают своих максимальных значений. Таким образом, величина 1„, изменяемая за счёт варьирования V,, является инструментом, с помощью которого можно управлять структурой и свойствами получаемых КМ.

По-видимому, должна существовать (по аналогии с критическими энергозатратами)

11

некоторая критическая величина 1дкр, зависящая от сочетания свариваемых металлов, ниже которой равнопрочность не реализуется. С целью ее определения были поставлены серии опытов по сварке стальных пластин с изменением от серии к серии Vc, а в пределах каждой серии - S2, что позволило в широком диапазоне варьировать как величину рШ1Х, так и 1д. При этом параметры сварки подбирались такими, чтобы остаточное давление продуктов детонации рпа ВВ было заведомо больше &'„ металла как в момент соударения пластин, так и по истечении времени тр. обеспечивая тем самым приход волны разгрузки в зону соединения в первую очередь со стороны неподвижной пластины.

При Vc=150-180 и/с равнопрочного соединения получить не удалось во всем диапазоне причем на нижнем уровне указанного диапазона Vt не происходит даже схватывание (сгс,ч,~0) в отличии от Vc-180 м/с (ртах~3,58 ГПа). где в интервале 1„=1,15-2,6 кН-с/м2 проч-HOcib гиавно увеличивается с ~100 до ~250 МПа, не достигая тем не менее уровня прочности основного металла Увеличение скорости соударения до 220 м/с приводит к тому, что равнопрочность досгшаегся при мм, что соответствует реализации 10&3,5-3,7 кН-с/м2. Примерно при iex же значениях 1„ становятся равнопрочными соединения, сваренные при Vt =270м/с.

В обобщённом виде выявленную закономерность можно представить графически как функцию, связывающую прочность сварною соединения Ст З+Ст3 с величиной /„ (рис. 7) Видно, что рост прочности сварного соединения начинается с -0.9-/ кНс/и', равнопрочной же

указанная композите 7 Влияние импульса давления / на прочность ат,р получаемого соединения ция становится, на- (данные О-Лысака В И Ш-Пронина В А О-Шморгуна В Г ;+-Кривенцова А HJ

чиная с -3,5-3,7 кН-с/м2', что позволяет в первом приближении считать это значение критической величиной деформирующего импульса давления 1Лр для данной пары материалов

Безусловно значения буду! существенно различаться для других пар свариваемых металлов и сплавов, что ещё предстоит экспериментально определить в последующих исследованиях.

Обобщая полученные экспериментальные данные, следует отметить, что с помощью деформирующего импульса давления 1<ь определяемого риг, можно управлять условиями 12

формирования соединения при сварке металлов взрывом

3. Особенности формирования соединения при одновременном симметричном плакировании взрывом

С целью изучения закономерностей пластического деформирования металла околошовной зоны (ОН 13) в условиях соударения по батарейной схеме с использованием методики, базирующейся на применении многослойных моделей, были проведены серии экспериментов по сварке взрывом алюминиевых пластин с поперечными относительно вектора скорости контакта вс1авками в неподвижной пластине

Определение '¿„,п осуществлялось по зависимостям, предложенным Пашковым ПО, с учетом положений работ Кривенцова А Н. Математическая обработка экспериментальных данных осуществлялась по специальной программе «ЕЧУй 1 0», разрабо1анной на кафедре сва-рочною производс1ва ВолгГТУ и позволяющей аппаратно, с жрана монитора определять величину в любом сечении фотоотпечатка микрошлифа.

Показано, чю условия деформирования приконтактных объемов металла при сварке по плоскопаралтельной и бсиарейной схемам различны (рис. 8) При этом установлено, чю иракшчески одинаковые значения gnax реализуются, начиная с определенной толщины неподвижной пластины значение коюрой «висит от скорости соударения Ус. В наших опытах 52кр=8 мм и 10 \ш соответствуют Ус~220 м/с и 370 м/с. При уменьшение 8г<<%<гР проявляются каче-С! венные различия пластического деформирования металла ОШЗ в рассматриваемых схемах сварки. В случае плоскопараллельной схемы это выражается в уменьшении ¿тт в 1,5 и более раз, в ю время как при батарейной схеме gmax наоборот увеличивается в 2 и более раз в зависимости от Ус. Столь различное изменение значений gma„ но 1уче1шых при варьировании толщины <•!>_ в обеих схемах сварки взрывом можно объяснить следующим образом.

Так для плоскопараллельной схемы сварки характерно то, что при изменении толщины уменьшается время прихода волны разгрузки в результате чего деформирующий импульс давления 1а также будет уменьшаться. Коль скоро величина 1„ определяет количество работы или энергии, затрачиваемой на пластическое деформирование металла, которое численно пропорционально площади, ограниченной эпюрой к„ах=/(у), то чем меньше /,,. тем меньше буду! значения £„,ш.

При сварке по батарейной схеме при тех же условиях изменения & происходит рост

а> О

0,05 0,1 0,15

50

100

150

200 д™, %

К -220,» 1/С

>• - Ь1-2 им

< и

у мм

Рис Н. Эпюры сдвиговых деформации, полученные на образцах после плоскопаралчечьной (!) и батарейной (2) схем сварки (V, -2400 м/с)

значений '¿„шх за счёт взаимодействия импульсов давления I, и /> обеспечивающих соответствующее увеличение результирующего деформирующего импульса /„, и, следовательно, энергозатраты на пластическую деформацию также увеличиваю! ся.

Калориметрирование пластин, сваренных по рассматриваемым схемам сварки, по ¡полило установить, что при относительно небольших толщинах 82 наблюдается разница в численных значениях энергий )У2, реализуемых соответственно при батарейной и плоскопараллельной схемах сварки взрывом. Так, например, при толщине &=2 мм энергия И7,, отнесенная к одной межслойной границе, при батарейной схеме превышает соответствующий показатель для плоскопараллельной примерно в 2 раза, причем эта разница при увеличении 82 нивелируется, а. начиная с 82кр значения энергий (У2 становятся примерно одинаковыми. То есть, начиная с определенной толщины 82>8^р, значение которой зависит от скорости соударения Ус, энергетические условия формирования соединения в рассматриваемых схемах сварки стано-вя1ся одинаковыми

Показано, что параметры соударения (Ус, У„ /), определяемые по известным расчетным зависимостям, позволяют с большой точностью про! нозировагь свойства соединений, получаемых не только по плоскопараллельной схеме сварки металлов взрывом, но и по батарейной, сс ш в последнем случае толщина 82>5>кр, поскольку при этом процессы формирования соединения на ирошвоположных границах трёхслойного соединения протекают независимо друг от друга. Если же юлщина ¿ь<32хр, то свойства получаемой композиции будут отличаться от свойств соединения, полученного по фадиционной схеме. В первую очередь это касается размеров волнового профиля и количества оплавленного металла. Исследования структуры и свойств медно-алюминиевых и медно-стальных трёхслойных композитов, полученных по батарейной схеме плакирования позволили установить, что при толщине 82>Н мм и 10 мм, соответственно для алюминия (У^-240 м/с, У„=2450 м/с) и стали (Ус=550 м/с, У,=2500 м/с), на границах соединения реализуются прогнозируемые свойства (прочность на отрыв слоев сгитр не ниже предела прочности оа наименее прочного из участвующих в образовании соединения материалов и др.).

4 Разработка технологических процессов изготовления сваркой взрывом металлических композиционных материалов

Резутьтаты проведенных исследований позволили сформулировать практические рекомендации, позволяющие обоснованно выбирать технологическую схему сварки взрывом трёхслойных композиционных материалов с двусторонней симметричной плакировкой с гарантированным качеством соединения слоев. Их использование позволило разработать и внедрить ряд научно обоснованных технологических процессов изготовления высококачественных композиционных деталей и узлов различной номенклатуры и типоразмеров для энергоёмких предприятий Волгограда и Волгоградской области.

Для ОАО «Камышинские электрические сети» (филиал «Волгоградэнерго») разработаны техноло! ические процессы изготовления трёхслойных медно-алюминиевых и медно-стальных заготовок ножей разъединителей горизонтально поворотного типа высоковольтных

коммутационных устройст в РЛИД, РИД и др Медно-алюминиевыс заготовки с исходной толщиной алюминия 11 мм и локальной двусторонней медной плакировкой толщиной 2 мм сваривались по батарейной схеме, обеспечивающей снижение себестоимости на 30 % в сравнении с ностедовательной наваркой меди по плоскопараллельной схемой, и прокатывались в холодную до толщины 8,5 мм, чго позволило получить высокое качество соединения и контактной (медной) поверхности на уровне 8-9 класса шероховатости. Медно-стальные тонколистовые затотовки получали по единственно приемлемой в данном случае схеме последовательно!о двустороннего плакирования медью (¿¡-„-/,0 мм) стальной основы толщиной 2 мм с последующей механической обработкой контактных поверхностей до требуемого класса шероховатости Разработанные технологические процессы обеспечили высокую прочность соединения слоев г,,,=120-150 МПа и етатр -90-110 МПа соответственно на границах медно-стальното и медно-алюминиевого композитов и отсутствие интерметаллидных включений в зоне соединения последней.

За период 1998-2002 г г было изготовлено и поставлено ОАО «Камышинские мектри-ческие сети» более 500 штук трёхслойных медно-алюминисвых и медпо-стальных заготовок ножей разъединителей различной номенклатуры и типоразмеров. Их внедрение позволило полу чить суммарный экономический эффект более 1,5 млн рублей. Доля авюра 30 %

По заданию ОАО «Каустик» взамен штатных узлов, соединяемых магистральный алюминиевый гнинопровод и пакет гибких медных пластин через медно-алюминиевый переходник, выполненный в виде набора из 6 медно-алюминиевых пластинок, получаемых контактной стыковой сваркой, предложено использовать узлы, содержащие два толстолистовых трехслойных медно-алюминиевых переходника, изготовляемых сваркой взрывом но батарейной схеме, медные и алюминиевые части которых, соответственно привариваются к медным спускам и алюминиевому шинонроводу. Разработанная технология изготовления трёхслойных медно-алюминиевых переходных элементов обеспечила высокую прочность соединения слоев (на уровне наименее прочного металла пары - алюминия) при 100 %-пой сплошности соединения и отсутствии диффузионных переходных зон и интерметаллидных включений. Техническим результатом новой конструкции узла юкоподвода катодной части электролизёра каустической соды явилось снижение падения напряжения в узле с 70-73 мВ до 8-10 мВ, что позволило получить экономический эффект за счёт снижения потерь электроэнергии, в размере более 140 тыс руб (из расчёта на один электролизёр). Доля автора 30 %.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Экспериментально установлено, что время пластическою деформирования металла окочошовной зоны за точкой контакта при сварке металлов взрывом не является постоянной величиной, а существенным образом зависит от толщины свариваемых элементов и скорости соударения V, Так при сварке взрывом одноимённых алюминиевых и стальных пластин с увеличением Гс (при прочих равных условиях) с 220 и/с до 630 м/с и 440 м/с соответственно время изменяется в первом случае от 1,52 до 2,12 мке, а но втором от 1,57 до 2,3 мке Рост времени тс приводит к возрастапито объема продеформироватшого металла, проявляющегося, в частности, в увеличении размеров образующихся в соединении волн.

2. Показано, что интенсивность экспоненциального спада давления в зоне соединения с р,тх до величины динамического предела текучести не зависит от скорости соударения, а определяется физико-механическими свойствами свариваемых металлов. При этом давление в окрестностях линии соединения при сварке взрывом в стальных образцах падает вдвое быстрее. чем в алюминиевых.

3 В качестве величины, характеризующей энергетические условия протекания пластических деформаций металла за точкой контакта при сварке взрывом, предложено использовать величин) деформирующего импульса давления /„, связывающую воедино давление р. зависящее от и время его действия г. Показано, чю численное значение !0 можно раулировать либо путём варьирования толщин свариваемых пластин, либо изменением пикового давления рта1 за счёт скорости соударения I'. Впервые расчетно-экспериментальным методом установлено, что при сварке взрывом однородных стальных композиций равнопрочное соединение образуется, начиная с величин;,; деформирующего импульса давления /,¡-3.5-3,7 кНс/м2, коюрое можно для этой пары металлов считать критическим.

4. Величина 1Л определяет энергетику процесса сварки взрывом, I с. количество рабош или энергии затрачиваемой на пластическую деформацию металла ОШЗ, и является инстру-менюм. позволяющим целенаправленно управлять структурой и свойствами получаемых соединений При этом показано, что при сваркс взрывом по плоскопараллельной и батарейной схемам жертегические условия формирования соединения и деформирования ме!алла существенно различают, чю обусловлено в последнем случае взаимным влиянием импульсов давления, возникающих на противоположных границах соударения, и соответствующим увеличением деформирующею импульса при толщинах неподвижного (среднею) слоя меньше критического.

5. Показано, что прогнозируемые свойства изготовляемого по батарейной схеме трехслойного композита, соответствующие рассчитанным по существующим моделям параметрам соударения. реализуются при толщинах Установлено, чю при сварке взрывом медно-С1альных и медно-алюминиевых трехслойных композитов по схеме одновременного двустороннего плакирования, качественное соединение реализуется при толщине основного металла из стали и алюминия, соответственно равной Я и 10мм.

6 Результаты исследований позволили сформулировать практические рекомендации, позволяющие обоснованно выбирать техноло; ическую схему сварки взрывом трёхслойных композиционных материалов с двусторонней симметричной плакировкой. Их использование позволило разработать научно обоснованные технологические процессы изготовления высококачественных композиционных деталей и узлов различной номенклатуры и типоразмеров, внедрённых на.

^ ОАО чКамышинские электрические сети» (филиал «Волгоградэнерго») в виде заготовок трёхслойных медно-алюминиевых и медно-стальных ножей разъединителей 1 оризонтально-поворотного типа;

^ ОАО «Каустик» (г Во ¡гограО) в виде нового узла токоподвода к катодной секции электролизера каусшчсской соды.

Экономический »ффект 01 внедрения представленных разработок дос1шнут за счёт экономии доро!остоящих цветных металлов, обеспечения снижения падения напряжения в 3,5 раза и составляет более 1,5 мчн руб. (доля автра составила 30%).

Основные положения диссертационного исследования опубликованы в работах:

1 Анализ кинетики формирования стоистых композиционных материалов при сварке взрывом / В.И Лысак, C.B. Кузьмин, В Л Чувичилов и др // Физика и химия обработки мате-риалов.-2000.-№6.-С.57-63.

2 К вопросу о времени формирования соединения при сварке металлов взрывом / С.В Кузьмин, В А Чувичитов. В И Лысак и др // Перспективные мат сриалы.-2003 -№3 -С 89-93.

3 Энергосберегающие композиционные элемешы токоподводяших узлов силовых электрических цепей / F А Чугунов. С В Кузьмин, В И Лысак, В.А. Чувичилов и др. // Энергетик -2001.-№9.-С. 13-15.

4 Усовершенствование мсюдики определения времени формирования соединения при сварке металлов взрывом / С В Кутьмин. В А Чувичилов, В.И. Лысак и др // Сварка взрывом и свойава сварных соединений, межвуз сб. науч трудов / Волг! ТУ -Волгоград,2000.-С 3-9

5 Определение времени деформирования металла за точкой контакта при сварке взрывом / В.А. Чувичилов, C.B. Кузьмин, В И. Лысак и др. // Сварка взрывом и свойства сварных соединений: межвуз. сб науч. 1рудов / ВолгГТУ. - Волюград.2002.-С.З-12.

6 Разработка методики оценки параметров соударения на начальной стадии разюна пластин при сварке взрывом металлических мноюслойных материалов / С.В Кузьмин, И А Сало-матин, В.И Лысак, В А. Чувичилов // Сварка взрывом и свойства сварных соединений: межвуз. сб. науч. трудов / ВолгГТУ. - Волгоград, 1998.-С 74-80.

7 Чувичилов В А , Кузьмин C.B., Лысак В.И. Анализ временных условий формирование металлических композиционных материалов сваркой взрывом // Сварка и котроль-2001 сб докл Всеросс научн техн конф / ВГАСУ. - Воронеж.2001 -С 248-252.

8. Чувичилов В.А., Кузьмин C.B., Лысак В И К вопросу о выборе рациональной схемы сварки взрывом трехслойных заготовок с симметричной двусторонней плакировкой // Слоистые композиционные материалы 2001: сб. докл междутт. конф. / ВолгГТУ. - Волгoi рад,2001.-С 313-316.

9 Чувичилов В А , Кузьмин C.B., Лысак В И К вопросу о времени формирования сварного соединения при сварке металлов взрывом // Слоистые композиционные материалы 2001 • сб. докл. междутт. конф. / ВолгГТУ. - Вол1 отрад,2001 -С.316-318.

10 Определение критическою времени сварки взрывом однородных материалов / В.А Чувичилов, С.В Кузьмин, В.И Лысак и др // Композит '02. Сборник тез. докл. науч. конф. -Барнаул: Изд-во АлтГТУ им. И И Ползунова,2002 -С 78-80.

11 Исследование влияния скорости соударения на время формирования соединения при сварке металлов взрывом / В.А. Чувичилов, С.В Кузьмин, В.И. Лысак и др. // МАТИ Сварка XXI века: сб. докл всерос. науч.- техн. конф. / МАТИ-РГТУ им. К.Э. Циолковского. - М.,2003.-С 96-49.

12. Чувичилов В А , Ку зьмин С В . Лысак В.И Критические условия формирования соединения при сварке металлов взрывом И Сварка и контроль - 2004: сб докл. всерос науч.- техн конф. / Пермского гос техн. ун.-т.-Пермь,2004.-Ч I -С 104-107.

13 Чувичилов В.А , Кузьмин C.B., Лысак В.И. Оценка деформирующего импульса давления при сварке металлов взрывом // НПМ - 2004. сб науч трудов / Волг! ТУ. - Волгоград, 2004.-Т II.-C.254-255.

14. Чувичилов В.А.. Кузьмин C.B., Лысак В И К вопросу о критических условиях формирования соединения при сварке металлов взрывом // НПМ - 2004: сб. науч. трудов / ВолгГТУ,-Волгоград,2004.-Т II.-C.256-257.

15 Некоторые особенности пластического течения металла в ОИ13 при сварке взрывом меди с алюминием / А.П. Пеев, С.В. Кузьмин, В.И Лысак, В.А. Чувичилов и др // Композит '99 сб докл науч. конф / АлтГТУ им. И.И Ползунова. - Барнаул,1999 -С.65-66.

16. Новые знергосберст ающие конструкции композиционных токоподводяших узлов силовых энергетических цепей предприятий энергетики и цветной металлургии / В И. Лысак, С.В Кузьмин, В А Чувичилов и др // Региональные проблемы энергосбережения и пути их ре-

шения- труды 3-ей всероссийской конференции. - H Новгород,1999.-С.95-99.

17. Кузьмин С В , Лысак В И , Чувичилов В А Разработка методики определения времени формирования соединения при сварке металлов взрывом // Новые материалы и технологии на рубеже веков: сб. матер, междун. науч.-практич. конфер. ч 1.-Пенза,2000.-С.43-49.

18 Некоторые икономсрпости пластического течения металла в ОШЗ при сварке вфывом меди с алюминием / С.В Кузьмин, В И Лысак, В.А Чувичилов и др. // Сварка-контроль. Итоги XX века матер докл 19-й научн.-техн конфер сварщиков Урала.-Челябинск,2000.-С. 175-177.

19 Перспективы применения сваренных взрывом композиционных материалов в энергоёмких отраслях промышленности / А.П. Пеев, Ю.Г. Долгий, В.А. Чувичилов и др. // Сварка-контроль. И loi и XX века' матер докл 19-й научн -техн конфер сварщиков Урала.-Челябинск,2000 -С 184-187.

20. Сваренные взрывом металлические композиционные материалы, детали и узлы ракетно-космической техники / C.B. Кузьмин, В.И. Лысак, В А Чувичилов и др. // Аэрокосмичсская техника и высокие технологии-2001 труды Всеросс науч техн. конф / ПГТУ -Пермь,2001.-С .295

21 Влияние режимов термической обработки на пластические свойства медно-алюминиевого композита / А.П. 11еев, Е А Чутунов, И.А. Саломатин, В.А. Чувичилов // Тез. докл. IV меж-вуз конфер. студентов и молодых учёных Волгограда и Волгоградской обл,-Волго1-рад, 1998.-С. 138-139.

22 Саломатин И.А., Чувичилов В.А , Крашенинников C.B. Методика оценки параметров соударения на начальном этапе разгона пластин при сварке взрывом металлических многослойных композиционных материалов // Тез докл. IV межвуз. конфер студентов и молодых ученых Волпмрада и Волгоградской обл.-Волгоград,1998.-С.126-127.

23. Чувичилов В А.. Косенков В.Н. Технологические особенности сварки взрывом композиционных материалов с двусторонним симметричным // Тез докл. V peí ион. конфер. молодых исследователей Волгоградской обл / Bojii ГТУ.-Волгоград,2000 -С 130-132.

24 Чувичитов ВА, Косенков В II Оценка времени формирования сварного соединения при сварке металлов взрывом // Тез. докл. VI peí ион конфер молодых исследователей Волгоградской обл. / ВолгГТУ.-Волгоград,2001 .-С.77-78.

25. Чувичилов В.А К вопросу о времени пластического деформирования металла за точкой контакта при сварке взрывом // Тез. докл VII регион, конфер молодых исследователей Волгоградской обл / ВолгГТУ.-Волгоград,2002.-С. 104-105.

26. Патент РФ №21658483, приоритет oí 16.11.99 г. Контактное соединение узла токоподвода к катодной секции электролизера. Авторы Пеев А.П., Лысак В.И., Кузьмин C.B., Долгий К) 1 . Чувичилов В.А. и др.

Личный вклад автора в опубликованные работы. В работах fl, 4, 6, 17, 22] автором усовершенствована и апробирована расчетно-экспериментальная методика оценки времени пластического течения металла за точкой контакта (времени формирования соединения) при сварке металлов взрывом. В работах [2, 5, 7, 11, 24, 25] определено время формирования соединения тс при сварке взрывом одноименных алюминиевых и стальных пластин, установлено втиянис скорости соударения на rL. а в [10, 12, 14] в качестве величины, характеризующей возможность протекания пластической деформации за точкой контакта при сварке взрывом, предложено использовать величину деформирующего импульса /„, определено его критическое шачение при сварке стальных пластин. В работах [8, 23] обоснован выбор той или иной технологической схемы изюювления сваркой взрывом КМ с двусторонней плакировкой, в [15, 16, 18, 21] разработаны конструкции токонодводящих узлов, элементы технологических процессов изготовления с помощью сварки взрывом электроконтактных КМ

Подписано в печать 25.02.05. г. Формат 60x84 1/16.

Бумага газетная Печать офсетная. Усл. печ. л._.

Уч.-изд. л._. Тираж 100. Заказ Ьесплатно.

Волгоградский государственный технический университет. 400131, Вол! оград, пр. Ленина, 28. 1 ипография .Волгоградского государственного технического университета 400131, Волгоград, ул. Сове!екая, 35.

РНБ Русский фонд

2005-4 45287

687

Содержание

Введение.

Глава I. Анализ способов изготовления медно-алюминиевых и медностальных композиционных материалов и узлов электротехнического назначения. Условия формирования соединения при сварке металлов взрывом

1.1 Существующие способы изготовления композиционных медно-алюминиевых и медно-стальных ножей разъединителей силового коммутационного оборудования.

1.2 Схемы и параметры сварки металлов взрывом.

1.3 Временные условия формирования соединения при сварке взрывом.

1.4 Цель и задачи исследования.

Глава II. Материалы и методы исследования

2.1 Характеристики используемых материалов.

2.2 Методы определения времени формирования соединения при сварке металлов взрывом.

2.3 Методы определения энергетических условий образования соединения при сварке металлов взрывом.

2.4 Методы испытания сваренных взрывом соединений, статистическая и математическая обработка экспериментальных результатов.

Выводы к главе II.

Глава III. Определение временных условий формирования соединения при сварке взрывом

3.1 Время пластического течения металла за точкой контакта при сварке взрывом.

3.2 Влияние параметров сварки взрывом на время пластического деформирования металла за точкой контакта.

3.3 Определение критической величины деформирующего импульса давления при сварке взрывом стальных пластин.

Выводы к главе III.

Глава IV. Особенности формирования соединения при одновременном симметричном плакировании взрывом

4.1 Особенности пластического деформирования металла при сварке взрывом по «батарейной» схеме.

4.2 Оценка энергии, затрачиваемой на пластическую деформацию металла при «батарейной» и плоскопараллельной схемах сварки взрывом.

4.3 Исследование структуры и свойств медно-алюминиевых и медно-стальных трехслойных композитов, полученных по «батарейной» схеме плакирования.

Выводы к главе IV.

Глава V. Разработка технологических процессов изготовления сваркой взрывом металлических композиционных материалов

5.1 Разработка рекомендаций по изготовлению композиционных трехслойных заготовок различных типоразмеров.

5.2 Разработка технологии изготовления трёхслойных медно-алюминиевых и медно-стальных заготовок ножей разъединителей для филиала «Камы-шинские электрические сети» ОАО «Волгоградэнерго».

5.3 Разработка технологии изготовления трёхслойных медно-алюминиевых переходников электролизёра каустической соды для ОАО «Каустик» г. Волгоград).

Выводы к главе V.

Актуальность. Медно-алюминиевые и медно-стальные двух- и трехслойные композиционные материалы электротехнического назначения в последнее время находят широкое применение на предприятиях энергетического комплекса. Их использование в качестве переходных элементов и ножей разъединителей в силовых и высоковольтных устройствах позволяет экономить дефицитные металлы, свести к минимуму потери электроэнергии, обеспечить ремонтопригодность и увеличить срок службы оборудования и токоподводя-щих силовых электротехнических узлов.

Из всей гаммы известных способов изготовления медно-алюминиевых и медно-стальных композиционных материалов, использующихся для изготовления указанных деталей и узлов, наиболее целесообразно применение сварки взрывом, позволяющей получать равнопрочные и бездефектные соединения с минимально возможным переходным электросопротивлением. Однако, несмотря на значительные успехи, достигнутые в области познания процесса сварки одно- и разнородных металлов взрывом благодаря исследованиям российский и зарубежных учёных Седых B.C., Дерибаса А.А., Каракозова Э.С., Кривенцова А.Н., Лысака В.И., Гордополова Ю.А., Кобелева А.Г., Трыкова Ю.П., Пая В.В., Кудинова В.М., Кузьмина С.В., Шморгуна В.Г., Первухина Л.Б., Добрушина Л.Д., Михайлова А.Н., Бондарь М.П., Захаренко И.Д., Петушкова В.Г., Конона Ю.А., Яковлева КВ.,, Кузьмина Г.Е., Эпштейна Г.Н., Казак Н.Н., Соннова А.П., Cowan G., Crossland В., Bahrani A., Wittman R.H., и др., теоретически и экспериментально выявившим основные закономерности процесса сварки металлов взрывом, изучившим количественные связи между основными параметрами и их влияние на свойства получаемых соединений, построившим энергетический баланс сварки взрывом двух- и многослойных композитов, обобщившим граничные условия сварки взрывом, ряд вопросов, касающихся процессов формирования соединения в условиях высокоскоростного соударения, остается недостаточно изученным. Так при определении основных параметров сварки взрывом, их взаимосвязей и взаимовлияния на процессы пластического деформирования металла ОШЗ незаслуженно мало внимания было уделено временным условиям формирования соединения. Кроме того, созданные математические модели, описывающие процесс соударения элементов при сварке взрывом и определяющие получение высококачественного соединения, в большинстве случаев применимы лишь для традиционных схем одностороннего плакирования. Применительно же к схеме двустороннего одновременного плакирования (батарейная схема), которая является экономически целесообразной и технологически рациональной при изготовлении трехслойных симметрично плакированных заготовок, оставались не изученными вопросы, связанные с различием энергетических условий деформирования металла ОШЗ при сварке по этой схеме и являющиеся следствием взаимного влиянии процессов, происходящих на границах свариваемой трехслойной композиции при соударении элементов. Поэтому изучение особенностей формирования соединений на границах трехслойных заготовок и разработка на основе этого научно обоснованных практических рекомендаций по рациональному применению батарейной схемы при сварке взрывом симметрично плакированных композиционных материалов электротехнического назначения и соответствующих технологических процессов является актуальной задачей.

В связи с изложенным целью данного диссертационного исследования является разработка научно-обоснованных технологических процессов изготовления сваркой взрывом медно-алюминиевых и медно-стальных электроконтактных элементов с двусторонней плакировкой для силового коммутационного оборудования предприятий энергоёмких производств на основе изучения временных и деформационно-энергетических условий образования соединения при сварке по плоскопараллельной и батарейной схемам плакирования.

Научная новизна работы состоит в определении временных условий формирования соединения между одно- и разнородными металлами при сварке взрывом по плоскопараллельной и батарейной схемам, а также установлении функциональных взаимосвязей между параметрами кинематической группы и величиной деформирующего импульса, отражающего энергетические условия протекания пластической деформации металла ОШЗ за точкой контакта и влияющего, в конечном и тоге, на структуру и прочностные свойства сварного соединения.

С использованием усовершенствованной расчетно-экспериментальной методики оценено время протекания деформационных процессов за точкой контакта, зависящее от толщины свариваемых элементов и скорости соударения. Показано, что с ростом Vc и соответствующим ему изменением пиковой величины давления ртах при прочих равных условиях время деформирования увеличивается, что приводит к возрастанию объема продеформированного в ОШЗ металла, проявляющегося, в частности, в увеличении размеров образующихся в соединении волн.

Экспериментально установлено, что интенсивность экспоненциального спада давления в зоне соединения с ртах до величины динамического предела текучести определяется физико-механическими свойствами свариваемых металлов и не зависит от скорости соударения. При этом показано, что давление в окрестностях линии соединения при сварке взрывом в стальных образцах падает вдвое быстрее, чем в алюминиевых.

В качестве интегрального показателя, связывающего воедино давление в окрестностях точки контакта, зависящее от Vc, и время его действия, предложено использовать величину деформирующего импульса 1д, характеризующего энергетические условия пластического деформирования металла ОШЗ в условиях сварки взрывом. Впервые определено его критическое значение для пары у

Ст.З+Ст.З, составляющее 3,5-3,7 кН-с/м .

Теоретически обосновано и экспериментально доказано, что при сварке взрывом по батарейной и плоскопараллельной схемам энергетические условия формирования соединения и деформирования металла существенно различа6 ются, что обусловлено взаимным влиянием импульсов давления, воздействующих на еще не завершившиеся на противоположных межслойных границах деформационные процессы и способных при определенных условиях увеличивать их продолжительность и соответственно энерговложения на ней. При этом степень взаимного влияния тем выше, чем тоньше неподвижный (центральный) элемент свариваемой композиции. На защиту выносятся:

- результаты исследования влияния основных параметров высокоскоростного соударения на временные условия формирования соединения при сварке взрывом одноимённых композиций, полученные с использованием усовершенствованной методики;

- установленные закономерности влияния величины деформирующего импульса давления на процессы пластического деформирования металла ОШЗ при сварке взрывом;

- результаты исследования критических условий образования соединения при сварке металлов взрывом;

- выявленные особенности формирования соединения при одновременном симметричном плакировании взрывом;

- разработанные на основе проведённых исследований новые конструкции композиционных токоподводящих деталей и узлов, а также технологические процессы их изготовления.

Актуальность данной работы подтверждается выполнением ее в рамках межвузовских научно-технических программ «Интеграция науки и высшего образования России», «Новые энергосберегающие технологии», «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», «Научное, научно-методическое, материально-техническое и информационное обеспечение системы образования».

Работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературных источников и приложения, содержит 150 страниц машинописного текста, 82 7 рисунка, 12 таблиц.

В первой главе кратко изложены сведения о свариваемости меди с алюминием и меди со сталью в твердой фазе, показано, что из всех известных способов изготовления композиционных медно-алюминиевых и медно-стальных материалов электротехнического назначения наиболее эффективным является сварка взрывом. Рассмотрены литературные данные, касающиеся представлений об образовании соединения при сварке в твёрдой фазе, основные технологические схемы и параметры сварки металлов взрывом. Проанализированы существующие методы оценки временных условий формирования соединения при сварке металлов взрывом. Сформулирована цель диссертационного исследования, определены задачи, обеспечивающие её достижение.

Во второй главе представлены основные характеристики используемых в исследовании материалов. Усовершенствованна расчётно-экспериментальная методика определения времени пластического деформирования металла ОШЗ за точкой контакта. Для исследования пластического деформирования металла ОШЗ в свариваемых взрывом по «батарейной» схеме пластинах адаптирована методика [101, 102], позволяющая достоверно оценить значение и характер распределения максимальных сдвиговых деформаций gmax. Для оценки энергетических условий формирования соединения при сварке металлов взрывом применялся метод калориметрирования. Кроме того, определены методы исследования свойств получаемых композитных соединений.

Третья глава посвящена определению времени пластического течения металла за точкой контакта (времени формирования соединения) при сварке взрывом одноимённых алюминиевых и стальных образцов. На основе анализа полученных экспериментальных данных установлено, что время формирования соединения тс не является постоянной величиной, а существенным образом зависит от скорости соударения Vc. Представлена физическая модель, поясняющая изменение параметров волнового профиля линии соединения при сварке взрывом двухслойных образцов от соотношения времени прихода волны разгрузки тр\\ тс.Ъ качестве параметра, учитывающего давление в зоне соударения и время его действия, предложено использовать величину деформирующего импульса давления 1д, с помощью которой можно управлять условиями формирования соединения при сварке металлов взрывом. Показано, что численное значение 1д можно регулировать либо путём варьирования толщинами свариваемых пластин, либо изменением пикового давления ртах за счёт скорости Vc. Для случая сварки взрывом однородных стальных пластин определено критическое значение деформирующего импульса давления 1дкр, ниже которого равнопрочное соединение не реализуется.

В четвертой главе исследованы особенности и выявлены качественные различия пластического деформирования металла ОШЗ при сварке взрывом одноимённых алюминиевых пластин по «батарейной» и плоскопараллельной схемам соударения. Установлено, что при толщине неподвижной пластины 82 меньше <5^» значение которой зависит от параметров соударения, численные значения максимальных сдвиговых деформаций gmax, реализующихся в случае «батарейной» схемы, превышают gmax для плоскопараллельной схемы. Определено численное значение энергии W2, затрачиваемой на пластическое деформирование металла ОШЗ при сварке взрывом по «батарейной» схеме. Исследованы структура и механические свойства трёхслойных медно-алюминиевых и медно-стальных композитов, полученных по схеме одновременного двустороннего плакирования при различных толщинах основного металла. Установлено, что получение качественных композитов, в которых основа из алюминия или стали плакируется с двух сторон медью по «батарейной» схеме, возможно, если толщина основного металла SCt>10mm, 8а1>8мм.

В пятой главе на основе проведенных исследований сформулированы рекомендации по выбору рациональной технологической схемы плакирования в зависимости от толщины основного металла. Разработаны конструкции узлов токоподвода электролизёра каустической соды и деталей коммутационного оборудования, а также технологические процессы изготовления высококачественных трёхслойных медно-алюминиевых и медно-стальных композитов электротехнического назначения, внедренные на ОАО «Волгоградэнерго» и ОАО «Каустик».

Диссертационную работу завершают основные выводы. Список используемой литературы включает 145 наименований. В приложении к работе приведены акты внедрения, подтверждающие практическую ценность и актуальность данного исследования.

Работа выполнена на кафедре «Оборудование и технология сварочного производства» Волгоградского государственного технического университета.

По результатам научно-исследовательской деятельности в 2001 году соискателю присуждалась аспирантская стипендия Президента Российской Федерации.

В заключение автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность своему научному руководителю, доктору технических наук, профессору В.И. Лысаку, определившему основную идею и направление работы, научному консультанту, кандидату технических наук, доценту С.В. Кузьмину, конкретизировавшему основные идеи по ходу ее выполнения, оказавшему помощь при разработке методов исследования и обработке экспериментальных данных, а также за ценные советы и замечания по материалам диссертации, кандидату технических наук, доценту А.П. Пееву за постоянную помощь при планировании и обсуждении результатов экспериментов, старшему научному сотруднику Ю.Г. Долгому за большую помощь при разработке технологических процессов изготовления медно-алюминиевых и медно-стальных композиционных материалов.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Экспериментально установлено, что время пластического деформирования металла околошовной зоны за точкой контакта при сварке металлов взрывом не является постоянной величиной, а существенным образом зависит от толщины свариваемых элементов и скорости соударения Vc. Так при сварке взрывом одноимённых алюминиевых и стальных пластин с увеличением Vc (при прочих равных условиях) с 220 м/с до 630 м/с и 440 м/с соответственно время тс изменяется в первом случае от 1,52 до 2,12 мкс, а во втором от 1,57 до 2,3 мкс. Рост времени тс приводит к возрастанию объёма продеформированно-го металла, проявляющегося, в частности, в увеличении размеров образующихся в соединении волн.

2. Показано, что интенсивность экспоненциального спада давления в зоне соединения с ртах до величины динамического предела текучести не зависит от скорости соударения, а определяется физико-механическими свойствами свариваемых металлов. При этом давление в окрестностях линии соединения при сварке взрывом в стальных образцах падает вдвое быстрее, чем в алюминиевых.

3. В качестве величины, характеризующей энергетические условия протекания пластических деформаций металла за точкой контакта при сварке взрывом, предложено использовать величину деформирующего импульса давления 1д, связывающую воедино давление р, зависящее от Vc, и время его действия г. Показано, что численное значение 1д можно регулировать либо путём варьирования толщин свариваемых пластин, либо изменением пикового давления ртах за счёт скорости соударения Vc. Впервые расчетно-экспериментальным методом установлено, что при сварке взрывом однородных стальных композиций равнопрочное соединение образуется, начиная с величины деформирующего импульса давления 1д&3,5-3,7 кН-с/м2, которое можно для этой пары металлов считать критическим.

4. Величина 1д определяет энергетику процесса сварки взрывом, т.е. количество работы или энергии W2> затрачиваемой на пластическую деформацию металла ОШЗ, и является инструментом, позволяющим целенаправленно управлять структурой и свойствами получаемых соединений. При этом показано, что при сварке взрывом по плоскопараллельной и батарейной схемам энергетические условия формирования соединения и деформирования металла существенно различаются, что обусловлено в последнем случае взаимным влиянием импульсов давления, возникающих на противоположных границах соударения, и соответствующим увеличением деформирующего импульса при толщинах неподвижного (среднего) слоя меньше критического.

5. Показано, что прогнозируемые свойства изготовляемого по батарейной схеме трехслойного композита, соответствующие рассчитанным по существующим моделям параметрам соударения, реализуются при толщинах S2>S2Kp. Установлено, что при сварке взрывом медно-стальных и медно-алюминиевых трехслойных композитов по схеме одновременного двустороннего плакирования, качественное соединение реализуется при толщине основного металла из стали и алюминия, соответственно равной 8 и 10 мм.

6. Результаты исследований позволили сформулировать практические рекомендации, позволяющие обоснованно выбирать технологическую схему сварки взрывом трёхслойных композиционных материалов с двусторонней симметричной плакировкой. Их использование позволило разработать научно обоснованные технологические процессы изготовления высококачественных композиционных деталей и узлов различной номенклатуры и типоразмеров, внедрённых на:

S ОАО «Камышинские электрические сети» (филиал «Волгоград-энерго») в виде заготовок трёхслойных медно-алюминиевых и медно-стальных ножей разъединителей горизонтально-поворотного типа;

S ОАО «Каустик» (г. Волгоград) в виде нового узла токоподвода к катодной секции электролизёра каустической соды.

Экономический эффект от внедрения представленных разработок достигнут за счёт экономии дорогостоящих цветных металлов, обеспечения снижения падения напряжения в 3,5 раза и составляет более 1,5 млн. руб. (доля автора составила 30%).

1. Тодоров Р.П., Кюнстлер Л.И., Бакалов Г.И. Биметаллические контакты.-М.:Металлургия.-1976.-87 с.

2. Н.Н. Дзекцер, В.А. Кингель, Л.Г. Саргсян. Монтаж контактных соединений в электроустановках: справочник электромонтажника / под ред. А.Д. Смирнова.-2-е изд., перераб. и доп.-М.:Энергоатомиздат, 1995.-208 с.

3. Афанасьев В.В., Якунин Э.Н. Разъединители.-Л.:Энергия, Ленингр. отд-ние, 1979.-216 с.

4. Афанасьев В.В. Конструкции выключающих аппаратов высокого напряжения. Л.:Энергия, Ленинград, отд-ние, 1969.-640 с.

5. Баранов И.Б. Холодная сварка пластичных металлов. Л.: Машиностроение, 1969.-208 с.

6. Кочергин К.А. Сварка давлением.-М.Машиностроение, 1972.-216 с.

7. Гельман А.С. Основы сварки давлением. М.Машиностроение, 1972.312 с.

8. Каракозов. Э.С. Сварка металлов давлением.-М.Машиностроение, 1986.-280 с.

9. Каракозов Э.С. Соединение металлов в твердой фазе.-М.: Металлургия, 1976.-264 с.

10. Рябов В.Р., Рабкин Д.М., Гуревич С.Н. Сварка разнородных металлов,- Киев: Техшка, 1975.-208 с.

11. Лариков Л.Н., Рябов В.Р., Фальченко В.М. Диффузионные процессы в твердой фазе при сварке.-М.: Машиностроение, 1975.-192 с.

12. Патон Б.Е. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением.-М.Машиностроение, 1974.-768 с.

13. Вейник В.А., Дьяченко В.В., Чуканов А.П. ЭЛС ниобиевого сплава с нержавеющей сталью через прослойку ванадия // Сварочное производство.-1973.-№5.-С. 16-18.

14. Захаренко И.Д. Сварка металлов взрывом.-Минск: Навука I тэхн1ка, 1990.-205 с.

15. Сварка разнородных металлов и сплавов / В. Р. Рябов, Д. М. Рабкин, Р. С. Курочко, Л. Г. Стрижевский.-М: Машиностроение, 1984.-239 с.

16. Лашко Н.Ф., Лашко-Авакян С.В. Металловедение в сварке.-М.Машгиз, 1954.-240 с.

17. Айнбиндер С.Б. Холодная сварка металлов.-Рига: Изд. АН ЛатвССР, 1957.-162с.

18. Хансен М., Андерко К. Структуры двойных сплавов. В 2-х т. Т.1: пер. с англ. / Под. ред. Новикова И.И., Рольберга И.Л.- М.: Металлургия, 1962.-608 с.

19. Каракозов Э.С., Зотин В.И., Александров А. А. Особенности образования соединения при сварке прокаткой // Автоматическая сварка.-1983 .-№ 1 .-С.22-25.

20. Голованенко С.А. Сварка прокаткой биметаллов.-М.: Металлургия, 1977.-160 с.

21. Биметаллические соединения / К.Е. Чарухина, С.А. Голованенко, В.А. Мастеров, Н.Ф. Казаков.-М.: Металлургия, 1970.-280 с.

22. Потапов И.Н., Лебедев В.Н., Кобелев А.Г. Слоистые металлические композиции.-М.: Металлургия, 1986.-216 с.

23. Стройман И.М. Холодная сварка металлов.-Л.:Маниностроение, Ленингр. отд-ние, 1985.-224 с.

24. И.М. Стройман Холодная сварка алюминия и меди в электротехнике // Электротехника.-1981 .-№7.-С.40-43.

25. Взаимодействие металлов при магнитно-импульсной сварке / Э.С. Каракозов, З.А. Чанкветадзе, Н.М. Бериев // Сварочное производство,-1977.-Ш2.-С.4-6.

26. Ватник Л.Е., Кривенцов А.Н., Седых B.C. Некоторые особенности образования соединения при сварке взрывом биметалла //Сварка взрывом и свойства сварных соединений: межвуз. сб. науч. трудов / ВолгПИ.-Волгоград, 1974.-С.35-45.

27. Седых B.C. Классификация, оценка и связь основных параметров сварки взрывом // Сварка взрывом и свойства сварных соединений: межвуз. сб. науч. трудов/ВолгПИ.-Волгоград, 1985.-С. 3-30.

28. Седых B.C., Казак Н.Н. Сварка взрывом и свойства сварных соединений.-М. Машиностроение, 1971.-70 с.

29. Дерибас А.А. Физика упрочнения и сварки взрывом.-Новосибирск: Наука, 1972.-188 с.

30. Лысак В.И., Кузьмин С.В. Классификация технологических схем сварки металлов взрывом // Сварочное производство.-2002.-№9.-С. 3339.

31. Производство слоистых композиционных материалов / Кобелев А.Г., Лысак В.И., Чернышов В.Н. и др.-М.: Изд. Интермет Инжиниринг, 2002.-426 с.

32. Дерибас А.А., Кудинов В.М., Симонов В.А. Определение параметров соударения плоских тел, метаемых ВВ, в условиях сварки взрывом // Физика горения и взрыва.-1967.-T.3, № 2.-С.291-298.

33. Лысак В.И., Кузьмин С.В. Основные схемы и параметры сварки взрывом слоистых композиционных материалов // Сварка взрывом и свойства сварных соединений: межвуз. сб. науч. трудов / ВолгГТУ.-Волгоград, 1998.-С.З-28.

34. Физика взрыва / Под ред. Станюковича К.П.- М.:Наука, 1975.-704 с.

35. Лысак В.И., Седых B.C., Трыков Ю.П. Влияние параметров процесса сварки взрывом на критическую усредненную массу соударяющихся слоев // Сварочное производство.-1981.-№6.-С.8-10.

36. Седых B.C. Сварка взрывом как разновидность процесса соединения металлов в твердой фазе // Сварка взрывом и свойства сварных соединений: межвуз. сб. науч. трудов / ВолгПИ.-Волгоград,1974.-С.З-24.

37. Седых B.C., Соннов А.П. Расчет энергетического баланса процесса сварки взрывом // Физика и химия обработки материалов.-1970.-№2.-С.6-13.

38. Прикладная теория и расчеты ударных систем / Александров Е.В., Соколинский В.Б.-М.: Наука, 1969.-201с.

39. Крупин А.В., Соловьев В.Я., Шефтель Н.И. Деформация металлов взрывом.-М.: Металлургия, 1975.- 416 с.

40. Конон Ю.А., Первухин Л.Б., Чудновский А.Д. Сварка взрывом / Под ред. В.М. Кудинова.-М.Машиностроение, 1987.-216 с.

41. Parks J.M. Recristallisation welding // Welding Journal.-1953.-№5.-P. 209221.

42. Семенов А.П. Схватывание металлов основа холодной сварки // Автоматическая сварка.-1964.-№5.-С.4-9.

43. Костецкий Б.И., Ившенко И.П. Дислокационная модель процесса холодной сварки // Автоматическая сварка.-1964.-№5.-С. 18-20.

44. О контактных явлениях при холодной сварке давлением /К.А. Кочергин // Тр. ЛПИ.-Л.:Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1963.-№229.-С.111-120.

45. К вопросу расчетной оценки режимов сварки давлением / М.Х. Шоршоров, Ю.Л. Красулин, A.M. Дубасов и др. // Сварочное производство.-1967.-№7.-С. 14-17.

46. Красулин Ю.Л. Взаимодействие металла с полупроводником в твердой фазе.- М.:Наука.-1971.-119 с.

47. Красулин Ю.Л., Шоршоров М.Х. О механизме образования соединений разнородных металлов в твердом состоянии // Физика и химия обработки материалов.-1967.-№1.-С.89-97.

48. Рыкалин Н.И., Шоршоров М.Х., Красулин Ю.Л. Физические и химические проблемы соединения разнородных металлов // Изв. АН СССР. Неорганические материалы.-1965.-№1.-С.29-36.

49. Эпштейн Г.Н., Кайбышев О.А. Высокоскоростная деформация и структура металлов.-М.:Металлургия, 1971.-200 с.

50. Шоршоров М.Х., Каракозов Э.С. К вопросу о необходимости активации при сварке металлов в твердом состоянии // Сварочное производство.-1971.-№ 1.-С. 51-53.

51. Каракозов Э.С., Шоршоров М.Х. О понятии энергии активации топохимической реакции между металлами в твердой фазе // Физика и химия обработки материалов.-1971.-№4.-С.94-100.

52. Ван Бюрен. Дефекты в кристаллах: пер. с англ. / Под ред. Орлова А.Н., Регеля В.Р.-М.:Иностранная литература, 1962.-584 с.

53. Кайбышев О. А. Пластичность и сверхпластичность металл ов.-М.:Металлургия, 1975.-279 с.

54. Криштал М.А. Взаимодействие дислокаций с примесными атомами и свойства металлов // Физика и химия обработки материалов,-1975.-№1.-С.62-72.

55. Шоршоров М.Х., Дрюнин С.С. Кинетика соединения материалов в твердой фазе // Физики и химия обработки материалов.-1981.-№1.-С.75-85.

56. Карташкин Б.А., Шоршоров М.Х., Котюргин Е.А. О кинетике образования соединения при сварке разнородных материалов в твердом состоянии // Физики и химия обработки материалов.-1971.-№ 3.-С.92-99.

57. Суганеев Ю.С., Шоршоров М.Х., Якутович М.В. К механизму сварки разнородных материалов в твердом состоянии // Физика и химия обработки материалов.-1970.-№4.-С.99-106.

58. Каракозов Э.С., Карташкин Б.А., Шоршоров М.Х. О кинетике процесса образования соединения при сварке в твердом состоянии однородных металлов // Физика и химия обработки материалов.-1968.-№3.-С.113-122.

59. Криштал М.А. Особенности поведения металлов при больших скоростях деформирования // Физика и химия обработки материалов.1972.-№1.-С.63-69.

60. Тихонов А.С. Эффект сверхпластичности металлов и сплавов.-М.:Наука, 1978.-140 с.

61. Райнхарт Дж. С., Пирсон Дж. Взрывная обработка металлов.-М.:Мир.- 1966.-391с.

62. Исследование процесса сварки металлов взрывом. / Дерибас А.А. Кудинов В.М., Матвеенко Ф.И., и др. // Физика горения и взрыва.-1962.-Т., №2.-С. 111-118.

63. Замезян О.Н. Сварные соединения разнородных сталей.- М.: Изд.,1968.-148 с.

64. Wittman R.H. The Influence of Collision Parameters on the Strength and Microstructure of on Explosive Energy in Manufacturing Metallic Materials of New Properties: Mater. 2nd Int. Simpos. Marianske Lasne.1973.-P.153-158

65. Сварка взрывом / Дерибас A.A., Кудинов В,М., Матвеенко Ф.И., Симонов В.А. // Физика горения и взрыва,-1967.-№1.-С. 111-117.

66. Кудинов В.М., Коротеев А .Я. Сварка взрывом в металлургии.-М.-Металлургия, 1978.-168 с.

67. Качан М.С., Киселев Ю.В., Тришин Ю.А. Взаимодействие ударных волн с контактной границей соударяющихся тел // Физика горения и взрыва.-1975.-Т11,№5.- С.767-773.

68. Ефремов В.В., Захаренко И.Д. К определению верхней границы области сварки взрывом // Физика горения и взрыва.-1976.-Т.12,№2,-С. 255-260.

69. Ионов В.Н., Огибалов П.М. Напряжения в телах при импульсивном нагружении.-М.:Высшая школа, 1975.-463 с.

70. Кривенцов А.Н., Седых B.C. О роли пластической деформации металла в зоне соединения при сварке взрывом // Физика и химия обработки материалов.-1969.-№ 1 .-С. 132-141

71. Захаренко И.Д. Критические режимы при сварке взрывом // Физика горения и взрыва.-1972.-Т.8,№3.-С. 422-428.

72. Михайлов А.Н., Дремин А.Н. Времена развития волнообразования при сварке металлов взрывом // Тр. II совещ. по обработке материалов взрывом.-Новосибирск, 1981.-С. 67-69.

73. Дремин А.Н., Михайлов А.Н. Наблюдение процесса волнообразовния при высокоскоростном косом соударении пластин методом отражённого света // Сб. докл. 4-го Междунар. Симп. по использованию энергии взрыва.-Готвальдов,ЧССР,1979.-С.29-35.

74. Определение времени формирования соединения при сварке взрывом / Лысак В.И., Долгий Ю.Г., Седых B.C., Трыков Ю.П. // Автоматическая сварка.-1987.-№ 8.-С. 13-18.

75. Анализ кинетики формирования слоистых композиционных материалов при сварке взрывом / Лысак В.И., Кузьмин С.В., Долгий Ю.Г., Чувичилов В.А. // Физика и химия обработки материалов.-2000.-№6.-С. 57-63.

76. К вопросу о времени формирования соединения при сварке металлов взрывом / Чувичилов В.А., Лысак В.И., Кузьмин С.В., Долгий Ю.Г. // Перспективные материалы.-2003.-№3.-С. 89-94.

77. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. 4.1.-М.: Машиностроение, 1974.-472 с.

78. Лысак В.И., Седых B.C., Трыков Ю.П. Об оценке факторов, определяющих надежность процесса сварки взрывом // Сварочное производство.-1979.-№ 3.-С.7-9.

79. Гуревич С.М. Справочник по сварке цветных металлов.-Киев.: Наукова думка.-1981.-605 с.

80. Колачев Б.А., Ливанов В.А., Елогин В.И. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов.-М.: Металлургия, 1972.-480 с.

81. Бобылев А.В. Механические и технологические свойства металлов: Справочник.-М.: Металлургия, 1980.-296 с.

82. Гуляев А.П. Металловедение: учебник для вузов.- 6-е изд., перераб. и доп.-М.: Металлургия, 1986.-544 с.

83. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: учебник для высших технических учебных заведений.-3-е изд., перераб. и доп.-М.: Машиностроение, 1990.-528 с.

84. Лысак В.И., Трыков Ю.П. Детонационные характеристики ВВ для обработки металлов.- В ПИ,Волгоград, 1984.-37 с.

85. Светлов Б.Я., Яременко Б.Я. Теория и свойства промышленных ВВ.-М.:Недра, 1973.-89 с.

86. Кузьмин С.В., Лысак В.И., Стариков Д.В. Кинетика соударения металлических пластин в многослойном пакете при сварке взрывом // Прикладная механика и техническая физика.-1994.-№ 5.-С.173-175.

87. Kuzmin S.V., Lysak V.I., Salomatin I.A. Method for Estimation of Acceleration Parameters of Plates in a Multilayer Stack during Explosion Welding // The Paton Welding Journal.-2001.-№ 2.-P.20-24.

88. Саломатин И.А. Разработка экспертной системы по проектированию технологических процессов сварки взрывом многослойных металлических материалов: дис. . канд. техн. наук: 05.03.06 / Волгог. гос. техн. ун-т.-Волгоград, 2002.-193 с.

89. Лысак В.И., Седых B.C., Трыков Ю.П. Определение критических границ процесса сварки взрывом // Сварочное производство.-1984.-№ 5.-С.6-8.

90. Мак Лин Д. Механические свойства металлов.-М:Металлургия, 1965.-431с.

91. Лабораторные работы по сварке / Под ред Г.А. Николаева. 2-е изд, перераб. и доп.-М.:Высшая школа, 1971.-320 с.

92. О механизме пластической деформации при сварке взрывом / Краснокутская И.П., Кривенцов А.Н., Седых В.С, Соннов А.П. // Физика и химия обработки материалов.-1969.-№6.-С.99-102.

93. Исследование характера течения металла при высокоскоростном плакировании взрывом на слоистых моделях / Седых B.C., Соннов А.П., Шморгун В.Г. // Сварка взрывом и свойства сварных соединений: межвуз. сб. науч. трудов.-ВолгПИ,Волгоград, 1988.-С.82-90.

94. Новая методика исследования пластической деформации металла в околошовной зоне свариваемых взрывом соединений / Кузьмин С.В., Лысак В.И., Чугунов Е.А., Пеев А.П. // Физика и химия обработки материалов.-2000.-№2.-С.54-60.

95. Шморгун В.Г. Исследование основных закономерностей процесса пластической деформации при сварке взрывом // Сварочное производство.-2000.-№3.-С.23-25.

96. Бондарь М.П., Оголихин В.М. О пластической деформации в зоне соединения при плакировании взрывом // Физика горения и взрыва.-1985 .-Т.21 ,№2.-С. 147-157.

97. Смирнов-Аляев Г. А., Розенберг В.М. Анализ пластического деформирования металлов методом микроструктурных измерений //

98. Инженерный сб.-М.: Институт механики АН СССР.-1951.-Т.10.-С 1823.

99. Основные закономерности деформирования металла околошовной зоны при сварке взрывом алюминия / Чугунов Е.А., Кузьмин С.В., Лысак В.И., Пеев А.П. // Физика и химия обработки материалов.-2001.-№3.-С.39-44.

100. Формирование соединения при сварке металлов взрывом / Кузьмин С.В., Лысак В.И., Чугунов Е.А., Пеев А.П. // Автоматическая сварка.-2000.-№11.-С.25-29.

101. Особенности пластического деформирования металла околошовной зоны при сварке взрывом меди с алюминием / Пеев А.П., Кузьмин С.В., Лысак В.И., Чугунов Е.А. // Физика и химия обработки материалов.-2003.-№1.-С.71-76.

102. Пашков П.О. Пластичность и разрушение металлов.-Л.:Судпромгиз, 1950.-260 с.

103. Автоматизация обработки экспериментальных данных при определении сдвиговых деформаций в свариваемых взрывом материалах / Чугунов Е.А., Кузьмин С.В., Лысак В.И. и др. // Сб.тр.междунар.конф. СКМ-98.-Волгоград, 1998.-С. 122-123.

104. Казак Н.Н. Свойства и области применения сварных соединений, полученных сваркой взрывом: учеб. пособие.- ВПИ,Волгоград,1984.-77 с.

105. Румшинский JI.3. Математическая обработка результатов эксперимента.-М.: Наука, 1971.-192 с.

106. Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений.-М.:Наука, 1965.-511 с.

107. Степнов М.Н. Статистическая обработка результатов механических испытаний.-М.Машиностроение, 1972.-232 с.

108. Дунин-Барковский И.В., Смирнов Н.В. Теории вероятностей и математическая статистика в технике.-М.:Гостехиздат, 1955.-556 с.

109. Хальд А. Математическая статистика с техническими приложениями.-М.: Иностранная литература, 1956.-664 с.

110. Смелянский В.Я., Рыскулов М.Т., Кожевников В.Е. К вопросу о расчете режимов сварки взрывом разнородных материалов // Сварка взрывом и свойства сварных соединений: межвуз. сб. науч. трудов.-ВолгПИ,Волгоград, 1986.-С.54-60.

111. Гольке В. Физические исследования высокоскоростного деформирования металлов // Физика быстропротекающих процессов / Под ред. Златина Н.А.-М.: Мир, 1971.-Т.2.-С.69-100.

112. Эпшнейн Г.Н. Строение металлов деформированных взрывом.-2-е изд., перераб. и доп.-М.:Металлургия, 1988.-280 с.

113. Седых B.C. Сварка взрывом // Сварочное производство.- 1962.-№5.-С. 3-6.

114. Кузьмин С.В., Лысак В.И., Долгий Ю.Г. Исследование закономерностей формирования соединения при сварке взрывом крупногабаритных металлических слоистых композитов // Сварочное производство.-2002.-№5.-С. 48-53.

115. Зельдович Я. Б., Райзер Ю.П., Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений.-М.: Наука, 1966.686 с.

116. Качан М.С., Тришин А.В. Волны сжатия и растяжения при соударении твердых тел // Физика горения и взрыва.-1975.-№6.-С.112-115.

117. Мак-Куин Р., Марш С. Динамические исследования твердых тел при высоких давлениях.-М.:Мир.-1965.-С. 143.

118. Cowan G., Holtzman A. Flow Configuration in Colliding Plates: Explosive bonding / Journal of Applied Physics.-1963.-v.34,№4.-P. 928-939.

119. Лаврентьев M.A. Кумулятивный заряд и принцип его работы // Успехи математических наук.- 1957.-Т.12.-№4.-С.41-56.

120. Влияние массы свариваемых взрывом элементов на структуру и свойства получаемых соединений / Лысак В.И., Седых B.C., Трыков Ю.П., Казак Н.Н. // Сварочное производство.-1981.-№ 6.-С.15-17.

121. Лысак В.И., Седых B.C., Трыков Ю.П. Закономерности формирования соединения при сварке взрывом слоистых композиционных материалов // Сварочное произволство.-1983.-№3.-С.4-6.

122. Дерибас А.А., Захаренко И.Д. Определение предельных режимов соударения, обеспечивающих сварку металлов взрывом // Физика горения взрыва.-1975.-Т И.-С.151-153.

123. Астров Е.И. Плакированные многослойные металлы.-М.:Металлургия, 1965.-239 с.

124. Lysak V.I., Kuzmin S.V. Explosive welding of metal layered composite materials / Edited by B.E. Paton. Kiev: E.O. Paton Electric Welding Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2003.-117 p.

125. Основные закономерности деформирования металла ОШЗ при сварке взрывом меди с алюминием / Пеев А.П., Кузьмин С.В., Лысак В.И., Чугунов Е.А. // Сварка взрывом и свойства сварных соединений: межвуз. сб. науч. трудов.-ВолгГТУ,Волгоград, 2000.-С.72-82.

126. Гульбин В.Н., Кобелев А.Г. Пластическая деформация металлов при сварке взрывом // Сварочное производство.-1998.-№10.-С.9-12, 55-56.

127. Экспериментальное определение области сварки взрывом биметалла сталь-медь / Ишуткин С.Н., Пай В.В., Симонов В.А., Оголихин В.М. // Применение энергии взрыва в сварочной технике / ИЭС им. Е.О. Патона.-Киев, 1985.-181с.

128. Особенности процесса сварки взрывом в зонах технологического перегиба свариваемых элементов / Кривенцов А.Н., Седых B.C., Балуев А.В., Кузьмин В.И. // Сварочное производство.-1998.-№2.-С.6-10.

129. Характерные дефекты при взрывном плакировании тонколистовым материалов / Кривенцов А.Н., Лысак В.И., Кузьмин В.И., Яковлев М.А. // Сварка взрывом и свойства сварных соединений: межвуз. сб. науч. трудов.-ВолгГТУ,Волгоград, 2000.-С.54-72.

130. Теоретические основы сварки: учебное пособие / В.В. Фролов, В.А. Винокуров, В.Н. Волченко и др.; Под ред. В.В. Фролова.-М.: Высшая школа, 1970.-592 с.

131. Воропай Н.М., Шиняев А.Я. Влияние нагрева на диффузионные процессы и свойства биметаллических соединений алюминия с медью // Металловедение и термическая обработка металлов.-1967.-№ 12.-С.55-57.

132. Цветные металлы. Свойства. Сортамент. Применение: Справочник/М.Ф. Баженов, С.Г. Байгман, С.М. Миллер и др.; Под ред. М.Ф. Баженова.-М.:Металлургия, 1993.-208 с.