автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Совершенствование метода сварки взрывом сталей на основе исследования процессов, идущих в сварочном зазоре перед точкой контакта

На правах рукописи

РИХТЕР ДМИТРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА СВАРКИ ВЗРЫВОМ СТАЛЕЙ НА ОСНОВЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ, ИДУЩИХ В СВАРОЧНОМ ЗАЗОРЕ ПЕРЕД ТОЧКОЙ

КОНТАКТА

Специальность 05.03.06 "Технология и машины сварочного производства"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

[, (т^ да

Москва - 2009

003477742

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН (ИСМАН).

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Первухин Леонид Борисович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Кобелев Анатолий Германович

кандидат физико-математических наук Уткин Александр Васильевич

Ведущая организация ГОУ ВПО «Пензенский государственный

университет».

Защита диссертации состоится «15» октября 2009 г. в «14.00» часов на заседании диссертационного совета Д 217.042.03 Государственного научного центра Российской Федерации ОАО Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" по адресу: Россия, 109088, Москва, ул. Шарикоподшипниковская, дом 4

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНЦ РФ ОАО НПО "ЦНИИТМАШ"

Автореферат разослан « » сентября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н

С.М. Петушков

Актуальность темы

В настоящее время особое значение приобретают высокотехнологичные импортозамещающие технологии получения новых материалов, в частности биметаллов, для ведущих отраслей машиностроения: нефтехимического, атомного, энергетического и др. Накопленный опыт производства крупногабаритного листового биметалла сваркой взрывом убедительно показал перспективность и эффективность этого процесса, позволяющего создавать материалы с принципиально новыми свойствами, экономить нержавеющие стати, цветные металлы и сплавы, получать биметалла требуемого качества.

Вместе с тем отечественный и зарубежный опыт показал, что даже при отлаженном промышленном производстве биметалла образуются следующие дефекты:

-непривары в начале процесса и участки пониженной прочности в этой зоне; -непривары с волнистостью, свищами и вырывами плакирующего слоя в зонах, прилегающих к окончанию сварки;

- количество листов с дефектами достигает 25 % от общего числа выпускаемого биметалла. Листы биметалла с дефектами подвергают ремонту путём удаления дефектных мест и последующей электродуговой наплавке, что ухудшает качество биметатла, повышает его стоимость. За рубежом, например в «ОМС», в технологию введено удаление по периметру листа полосы шириной 30-80 мм для исключения участков пониженной прочности в готовом биметалле, что приводит к потере 8-10% биметалла.

Другой важной народно-хозяйственной задачей является получение с использованием сварки взрывом многослойной брони, которая состоит из инструментальной и высокопрочной стати. При сварке взрывом этих статей образуются трещины и разрушения плакирующего слоя и другие дефекты.

Согласно принятой на момент начато работ теории образования соединения при сварке взрывом указанные выше дефекты рассматривались, как сопутствующие процессу сварки взрывом. В опубликованных исследованиях основное внимание уделяется вопросам волнообразования, деформации в зоне соединения, структуре соединения, процессам диффузии, образованию вихревых зон и т.п. В тоже время маю уделяется внимания процессам, идущим впереди точки контакта в сварочном зазоре. По нашему мнению экспериментальное и теоретическое исследование этих процессов в данной работе позволит усовершенствовать технологию производства биметалла сваркой взрывом, разработать опытную технологии получения биметалла из высокопрочных сталей для брони, что и определяет её актуальность.

Работа выполнялась в соответствии с тематическими планами НИОКР института, в рамках программ и проектов отделения химии и наук о материалах РАН, а также хозяйственных договоров:

1. ТемаНИОКР «Оптимизация процессов обработки материалов взрывом на основе исследований эволюции их структуры» на 2003-2005 г.;

2. Программа отделения химии и наук о материалах РАН ОХ-3 «Использование ударных волн доя получения новых материалов, сочетающих высокие физико-механические и функциональные свойства» на 2006-2008 г;

3. Программа отделения химии и наук о материалах РАН ОХ-8 «Разработка научных основ новых химических технологий с получением опытных партий веществ и материалов» на 20062007г;

4. Программа хоздоговорной темы №656/05 «Разработка технологии производства сваркой взрывом двухслойных заготовок» 2005 г;

Цель работы: На основе исследования процессов, происходящих в сварочном зазоре впереди точки контакта, усовершенствовать технологию производства биметалла сваркой взрывом и разработать опытную технологию получения биметалла из высокопрочных сталей доя брони.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• провести анализ результатов промышленного производства крупногабаритных листов биметалла сталь-сталь и выявить наиболее часто встречающиеся дефекты;

• теоретически и экспериментально исследовать процессы, происходящие в сварочном зазоре впереди точки контакта и изучить их влияние на образование соединения;

• расчётно-экспериментальньш методом исследовать особенности сварки взрывом высокопрочных статей и разработать опытную технологию получения биметалла для брони;

» на основе проведённых исследований усовершенствовать промышленную технологию производства биметалла сваркой взрывом и внедрить её.

Научная новизна

1.Впервые экспериментально методом "ловушек" на крупногабаритных образцах и листах промышленных размеров установлено, что при сварке взрывом на режимах (D = 2000-2500 м/с), применяемых при промышленном производстве биметалла сталь-сталь, титан-сталь, кумулятивный процесс практически отсутствует. Следовательно, очистка свариваемых поверхностей от окислов и загрязнений и их активация в процессе сварки взрывом не определяется процессами кумуляции.

2.Предоожено совместное решение задачи о вдвигаемом «поршне» и задачи о скорости истечения газа из сварочного зазора, что позволило определить размеры области ударно-сжатого газа впереди точки контакта в зависимости от размеров свариваемых листов и параметры газа в этой области: давление рь температуру Ti и плотность pi.

3.Проведены оценки температуры в ударно-сжатом газе с учётом сверхскоростного обтекания им свариваемой поверхности, что позволило выдвинуть гипотезу: в сварочном зазоре впереди точки контакта при сверхзвуковом (5-6 махов) обтекании ударно-сжатым газом свариваемых

поверхностей на их границе раздела происходит термическая ионизация газа с образованием тонких слоев низкотемпературной («холодной») плазмы.

4.Предложена следующая последовательность трёхстадийного процесса образования прочных связей между атомами соединяемых металлов при сварке взрывом:

- очистка и активация контактных поверхностей ударно-сжатым газом и тонкими плазменными потоками;

- образование физического контакта и соединения в точке соударения;

- объёмное взаимодействие с формированием соединения и пластической деформацией за точкой контакта.

Практическая ценность работы

На основании проведённых исследований разработан генератор ударно-сжатой плазмы и метод сварки взрывом на его основе, практическое применение которых позволило:

1. Разработать технологию сварки взрывом высокопрочных и инструментальных сталей, исключающую образование дефектов, и изготовить опытные партии биметалла для брони из сталей У8+40ХНМС и 9ХС+38ХЭМФА. Испытания бронеэлементов, изготовленных из биметалла опытных партий, показали, что бронестойкость, в зависимости от средства испытаний, возрастает 1,24-1,43 раза по сравнению с монометаллической бронёй.

2. Разработать усовершенствованную промышленную технологию производства крупногабаритного листового биметалла сваркой взрывом, предусматривающую проведение всех операций по сборке пакета в цехе, обеспечивающую 100% сплошность соединения слоёв, отсутствие участков пониженной прочности.

3. Усовершенствованная промышленная технология производства крупногабаритного листового биметатла сваркой взрывом внедрена в ООО "Битруб Интернэшнл" и ООО НПО "Взрывные технологии в машиностроении". В 2008 году произведено свыше 4000 м2 биметалла с основой толщиной от 10 до 70 мм из стали марок 12ХМ, 09Г2С и плакирующим слоем толщиной от 2 до 8 мм из статей Тр 321, 316Т1, 4108 А8ТМ А240 (аналоги соответственно 08Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 08X13) площадью от б до 9,5 м2. Качество биметатла соответствует ГОСТ 1088585 и ТУ 27.32.09.010-2005 "Сталь листовая двухслойная коррозионно-стойкая, изготовленная методом сварки взрывом".

На защиту выносятся:

1. Результаты экспериментальных исследований процессов происходящих в сварочном зазоре впереди точки контакта методом "ловушек" на крупногабаритных образцах и листах промышленных размеров.

2. Результаты совместного решения задачи о вдвигаемом «поршне» и о скорости истечения газа из сварочного зазора, что позволило определить размеры области ударно-сжатого

газа впереди точки контакта в зависимости от размеров свариваемых листов и параметры газа в этой области: давление pi, температуру Tj и гстотность pi.

3. Выдвинутая гипотеза: в сварочном зазоре впереди точки контакта при сверхзвуковом (5-6 махов) обтекании ударно-сжатым газом свариваемых поверхностей на их границе раздела происходит термическая ионизация газа с образованием тонких слоев низкотемпературной («холодной») плазмы.

4. Предложенные механизм очистки и активации свариваемых поверхностей, и последовательность процесса сварю! взрывом при трёхстадийном процессе образования прочных связей между атомами соединяемых металлов.

5. Усовершенствованная промышленная технология производства крупногабаритного листового биметалла сваркой взрывом и опытная технология изготовления высокопрочных и инструментальных сталей для брони.

Личный вклад

проведение анализа дефектов, выявленных при промышленном производстве биметалла сваркой взрывом.

участие в разработке схемы расчёта параметров ударно-сжатого газа впереди точки контакта, обосновании гипотезы;

проведение экспериментальных работ;

участие в разработке и внедрении усовершенствованной технологии производства крупногабаритного листового биметалла сваркой взрывом;

разработке и освоении опытной технологии производства биметалла для брони.

Апробация работы

Материалы диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях и симпозиумах: VIII EPNM Shock-Assisted Synthesis and Modification of Materials 2006 Moskow; IX EPNM Shock-Assisted Synthesis and Modification of Materials 2008 Lisse; Молодежной международной школе конференции по инновационному развитию науки и техники (Черноголовка 2005); III, IV, V и VI-ой Всероссийских школах по структурной макрокинетике для молодых ученых (Черноголовка 2005, 2006, 2007); VII-ой Международной научно-технической Уральской школе-семинаре металловедов-молодых ученых (Екатеринбург, 2006); XVI Петербургские чтения по проблемам прочности (Санкт-Петербург, 2006); 9-й Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы защиты и безопасности» (Санкт-Петербург, 2006); X Международной научно-технической конференции «Композиты в народное хозяйство» (Барнаул, 2006); II международной конференции Деформация и разрушение материалов и наноматериалов (г. Москва, 2007); Новые перспективные материалы и технологии их получения (НПМ)- 2007 (Волгоград, 2007); IV ежегодная конференция молодых научных сотрудников и аспирантов, Российская конференция, Института металлургии и материаловедения

им. A.A. Бажова РАН (Москва, 2007); VIII-ой Международной научно-технической Уральской школе-семинаре металловедов-молодых ученых (Екатеринбург, 2007); XLVII Международная конференция «Актуальные проблемы прочности» (г. Нижний Новгород, 2008).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 22 научные работы, в том числе 2 статьи в рецензируемых журналах и 20 тезисов докладов на конференциях.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка цитируемой литературы и приложений. Работа изложена на 131 странице текста, включает 52 рисунка и 11 таблиц. Список литературы содержит 109 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведена общая характеристика работы, обоснована актуальность выбранной темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследований, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлен аналитический обзор опубликованных отечественных и зарубежных данных по теории и практике сварки взрывом. Проведён анатиз дефектов, которые появляются при промышленном производстве крупногабаритного листового биметагта сваркой взрывом с основой из низколегированной и углеродистой стали и плакирующим слоем из коррозионно-стойких статей различной толщины. Анатиз показат, что основными дефектами являются:

-непривары в начале процесса и участки пониженной прочности в этой зоне;

-непривары с волнистостью, свищами и вырывами плакирующего слоя в зонах, прилегающих к окончанию сварки.

Количество листов с дефектами составляет 25 % от общего чиста проанализированных листов биметатла.

Изучены особенности сварки взрывом высокопрочных и инструментатьных статей. Показано, что в рамках существующей теории образования соединения при сварке взрывом некоторые дефекты, например, участки пониженной прочности в начале процесса, не могут быть устранены.

На основе проведенного анализа сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе описана методика проведения экспериментов, которая предусматривав применение метода «ловушек» (рис.1) в двух вариантах:

1. Для фиксирования частиц вылетающих из сварочного зазора в конце процесса сварки взрывом устанавливати «ловушку» 2, так чтобы, она перекрывала весь сварочный зазор между

листами I в месте окончания процесса {см. рис. 1). «Ловушка» представляла собой две пластины собранные под углом с первоначальным зазором равным сварочному Ширина «ловушки» была равна ширине образца или листа. Наружная поверхность от воздействия заряда защищалась песком 5.

2. Дтя определения влиявйя вылетающих из сварочного зазора частиц на начато процесса сварки взрывом к переднему торцу образцов устанавливали пластаны б, как показано на рисунке I, так, чтобы все частицы, образующиеся при соударении пластин б, попадали в сварочный зазор между свариваемыми поверхностями листов I В этом случае производили герметизацию Сварочного забора по боковым сторонам, для исключения бокового разлёта диспергированных частиц. В качестве материала устанавливаемых пластин брался титан и сталь

[ - свариваемые пластины: 2-ловушка: 3 - заряд взрывчатого вещества; 4-электродетонатор: 5 -песок, 6 - передние пластины, 6 - зазор между свариваемыми листами; I.. - длина свариваемы* листов.

Рисунок I - Схема экспериментов по исследованию процессов в сварочном зазоре методом

«ловушек»

При подготовке свариваемых поверхностей стальные пластины зачитали абразивным Кругом, а листы из титана и коррозионно-стойких статей - специальными шлифовальными кружками Шероховатой* поверхностен при этом составляла: стали - 20-80 мкм, титана и коррозионно-стойких статей - 5-20 мкм. Свариваемые поверхности обезжириваэи ацетоном Окалина и загрязнения не допускались

После взрыва проводили визуальный осмотр листов и пластин «ловушек», а так же ультразвуковой контроль сплошности соединения, измерение твердости н микротвердости, испытание прочности соединения {отрыв, изгиб, сдвиг) Дтя детального исследования отбирали образцы по всей длине пластин «ловушек» из средней части по ширине, а также из начальных и конечных участков образцов и листов. При исследовании структуры использоватись стандартные методики, такие как оптическая металлография, электронная микроскопия, рентгенофазовый анализ, при этом травление шлифов производилось раздельно для каждого слоя

В третьей главе проведены экспериментальные исследования процессов, идущих впереди точки контакта методом «ловушек». Перед началом экспериментов по опубликованным экспериментальным и теоретическим данным различных авторов 11; 2; 3| определили ожидаемую толщину покрытая на одной на пластин «ловушек» (табл 1) и толщину покрытия в структуре сварного шва на расстоянии 40 мм от начала сварки листов еталь+сталь с использованием пластин приставленных к торцу» в начале процесса сварки, из титана (табл, 2) в сл\ час наличия процесса кумуляции.

Таблица ( - Расчётная и экспериментальная толщина слоя покрытия на поверхности одно/: из пластин вдовушек»

Свариваемые материалы Атмосфера в сварочном зазоре Размер «ловушки», мм Расчёты по данным, JfKM Результаты экспериментов мкм

Размеры, мм Материал Ш [2] И

500х1200 стать-стать воздух 500 \ 250 24 144 96 нет

стать-титан ВОЗД\'х 500x250 24 144 96 50-70

1400x51)00 стать-стать воздух 1400x250 118 708 472 нет

27Ш)х2Н00 сталь-титан аргон 2700 x 250 56 336 224 ) нет

Таблица 2 - Расчетное количество частиц, вылетающих из сварочного зазора при сварке пластин 6 (рис.1). а резу льтаты экспериментов

Материал И размеры пластин ММ Свариваемые материалы Атмосфера в сварочном зазоре Рассматриваемый участок зоны сое ли нения, мм Расчеты по данным, мкм Результаты экспериментов мкм

Размеры мм Материм ¡И И [3]

1400x250 титан 1400x3900 стать-стйль воздух 40 62 374 251) нет

Расчёты показали, что при сварке взрывом крупногабаритных образцов я листов промышленных размеров толщина покрытии на йловушках» и в структуре сварного шва должна составлять 24-708 мкм. Проведанные экспериментальные исследования не выявили на поверхности «ловушек» наличия частиц вылетающих из сварочного зазора в случае сварки крупногабаритных листов и образцов из стати со статью и стали с титаном в среде аргона (рис.2) Б то же время при сварке стали с титаном на воздухе наблюдается напыленный слой на поверхности пластин толщиной - 20-80 мкм, состоящий из смеси оплавленных оксидов титана. Таким образом, проведённые эксперименты не выявили кумуляти&ного эффекта, при сварке стати со сталью и стали е титаном (в аргоне) на режимах принятых при производст ве биметалла сваркой взрывом.

1 - Сварка взрывом I Ю.А. Коне'' Л \1'.Icpsj чин. д.д. Чуковский; пол ред. В.М.Кудкноьа,- М.: Мащнчосгроенис. 1987. - 216 с,

2 - Дернпис л. А. Физике }7фочиепкч и сварки в 2-ое изд.. .:о:- I пере раб. Новосибирск. Наука, IS45G

3 - Фнллкз взрыва А.Ф. bivu, П П.Орлснко. Ю1. CtamwTOBHUt др.,- М.: На;ка. 1975. -704 с

а) б)

а) рентгенограмма поверхности ловушки: б) структура поверхности ловушки.

Рисунок 2 - Поверхность ловушки после сварки взрывом титана со сталью в среде аргона со следами механической обработки

Если нет процесса эмуляции при сварке металлов сталь-сталь на режимах принятых при промышленном производстве биметалла сваркой взрывом, за счет чего и как происходит очистка свариваемые поверхностей от загрязнений, окислов и т п и их активация'.'

Для ответа на поставленные вопросы рассмотрим процессы, которые происходят в сварочном зазоре впереди точки контакта.

Следует отметить важный момент, что по времени сначала идут процессы впереди точки контакта, а затем происходит соударение в точке контакта

После соударении пластин, точка контакта движется вдоль свариваемых листов, образуя перед собой область ударно-сжатого газа, которая выполняет тем самым роль «поршня» (рис 3). размер которого увеличивается с расстоянием. При сжатии газ разогревается В свою очередь, разогретый и движущийся с высокой скоростью газ. нагревает поверхность металла еще до соударения пластин, что при увеличении размеров свариваемых листов по данным ряда работ может привести к расплавлению поверхностного слоя свариваемы* материалов и оказывать существенное влияние на качество соединения. Наличие градиента давления между сжатым и Нвозмущенным газом «сборк и от «поршня» приводит к его истечению с некоторой скоростью и (рис.3). В соответствии с законом сохранения массы, область ударно-сжатого г ала перестанет увеличиваться, когда масса дополнительного «захваченного» за единицу времени ударной волной воздуха т,ч и масса истекающего воздуха тчр будут равны, т.е. при установившемся течении, величина «захвата массы» и массового расхода в единиц? времени при некой максимальной величине 1яя будет одна и та же:

Фп... (1т

ск

яр

А

= согШ

О)

1*1

^ Т

Г I

а)

а) вид сбоку; б) вид сверху

Рисунок 3 - Схема формирования области ударно-сжатого газа в сварочном зазоре

8 итоге, мы получаем совокупность двух задач; задачи о вдвигаемом «поршне», определения параметров газа за УВ и задачи о скорости истечения газа из объема, которые необходимо решить совместно.

Определение параметров газа к ударно-сжатой области (в зоне «поршня»)

Расчеты производим по уравнениям ударной адиабаты, при этом амплитуду ударной волны выразим через число Маха, воспользовавшись методикой приведенной в работе Зельдовича Я.Б,,

Л _

р(1 1 + 5 И'2

ь б

(2)

(3)

¿(7-АГ=)(*,••. 5}

(4)

р! и рп - плотности газа за и перед разрывом; р\ и рп - давление газа в области ударно-сжатого газа и окружающей атмосферы, соответственно; М число Маха (М=\У'с. где Ук -скорость движения точка контакта, с - скорость звука в газе): Т| и То - температура газа в области ударно-сжатого газа и окружающей атмосферы, соответственно

В таблице 3 приведены результаты определения параметров в области ударно-сжатого газа для различных режимов сварки взрывом

Определение .массового расход« при истечении газа из сварочного ¿агора Определение скорости истечения, расхода гада. а также установление условий, существенно влияющих на процесс его истечения, является основной задачей

термодинамического анализа применительно к газовому потоку. Для упрощения расчётов форму сечения «поршня» принимаем прямоугольной, без учёта угла соударения.

Область ударно-сжатого газа движется относительно атмосферного воздуха со сверхзвуковой скоростью и молекулы оказываются вовлеченными в упорядоченное движение за УВ с массовой скоростью и=Я - V в лабораторной системе отсчета, относительно линии контакта, они «неподвижны». В этом случае атмосферный воздух будет двигаться навстречу линии контакта со скоростью Ук. Данная расстановка систем координат и условий относительности движения позволит пользоваться каноническими формулами для расхода газа.

Таблица 3 - Расчетные параметры в области ударно-сжатого газа.

Размеры листа, Режим сварки Параметры области УСГ

мм м/с г ь, мм Температура "К Шотность кг/м3 Давление МПа

2500 1 8 2784 9,58 6,93

1400x5900 3500 1 8 5240 9,96 13,57

4500 1 8 8515 10,13 22,41

2500 1 8 2784 9,58 6,93

2000x5900 3500 1 8 5240 9,96 13.57

4500 1 8 8515 10,13 22,41

При адиабатном установившемся течении газа теоретический массовый расход газа за единицу времени т.нр и теоретическую скорость его истечения е, в нашем случае, можно выразить из выражений, приведенных в работе (Прандтль Л. Гидроаэромеханика. - Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2000, 576 с).

2Г 7~ 1

Р\Р\

(5)

V =

2 Г у~ 1

1-

/ ^ £о.» 7

(6)

/- площадь выходного сечения, м ; у - показатель адиабаты для вытекающего газа; р\ - плотность газа между пластинами, кг/м- удельный объем газа.

Данные расчетные зависимости получены для равновесных адиабатных процессов, т.е. без учета потерь энергии газа на преодоление внутреннего трения в системе. В действительности процессы истечения всегда неравновесные, необратимые. Они сопровождаются увеличением энтропии и энтальпии газа и поэтому и скорость, и расход газа всегда несколько ниже, чем теоретические.

С расходом газа, обычно происходит уменьшение его давления и температуры, а, следовательно, и уменьшение местной скорости звука. Теоретически, функции массы и скорости истечения должны являться интегральной функцией, но при сварке взрывом, при истечении газа за пределы области пластин и потери массы газа, не происходит падение давления, а потеря массы компенсируется уменьшением области ударно-сжатого газа, т.е. параметром/и восстановлением давления.

Совместпое решение задач

Для определения области ударно-сжатого газа, т.е. величины д: (рис.3), проведем совместное решение двух задач, пользуясь приведенными выше зависимостями.

Найдем приток дополнительной «захваченной» массы т1М за Л секунд, без учёта угла соударения:

тзм ~Ро *Ь*3*¥К *Д/ (7)

Ро - плотность притекающего газа, кг'м3; Ь - длина линии контакта (ширина листов); д - величина сварочного зазора (расстояние между пластинами).

Увеличение массы приведет к расширению области ударно-сжатого газа, а значит и величины I (рис.З). При этом одновременно с захватом начнется процесс истечения газа Градиент давления, образующийся между сжатым и невозмущенным газом «сбоку» от «поршня», направленный вдоль линии контакта, разгоняет газ до скорости звука, и массовый расход определится из формулы:

2

и =2/*г*д/*л-т?тлл ~ Г (8)

Постепенное увеличение величины I неизбежно будет приводить к увеличению тмр. Приравняв выражения (7) и (8):

г+1

Решая это уравнение относительно /т<вс, получим:

Кула* V-'

В левой части выражения стоит удвоенная длина I тах, функция 21 тах является функцией площади выходного сечения/

Данная формула дает максиматьно возможную протяженность зоны ударно-сжатого газа Реальный размер этой зоны бесконечно приближается к этому числу, поэтому необходимо знать

динамику его формирования. С увеличением / массовый расход увеличивается (8), и изменяется характер зависимости I =/(х).

Объем ударно-сжатого газа за определенный момент времени равен:

у = Ь*д*1 (п)

Выразим объем ударно-сжатого газа через массу и плотность газа. Начиная с момента времени 1=0:

-£2 (12)

А

(13)

Решая уравнение (11) относительно /, с учетом (12) получим:

/?) *Ь*8

Подставим в (13) значения масс из (7) и (8):

,__1Р>КЪ (14)

Формула (11) представляет собой зависимость I =/( (). Представив время как получим зависимость I =/( Ь)\

, . ьр,ь (15)

По формуле (15) определяется размер области ударно-сжатого газа (I) в зависимости от расстояния, пройденного точкой контакта (£) от начата процесса сварки, ширины листа (Ь) и скорости точки контакта V,,. Анализ зависимостей (рис.4) показывает, что область ударно-сжатого газа имеет ограниченные размеры и при одном и том же газе зависит только от ширины листов и скорости точки контакта.

Рисунок 4 Зависимость протяженности зоны ударно-сжатого газа (/), от расстояния, пройденного точкой контакта (£) и ширины листа (Ь). 14

Как известно кинетическая энергия пропорциональна квадрат>' скорости, а абсолютная температура - средней кинетической энергии беспорядочного движения молекул. Поэтому прирост температуры при полном торможении пропорционален квадрату скорости потока (Аронин, Г. С. Практическая аэродинамика / Г. С. Аронин. - М.: Военизд, 1962. - 384 е.).

V2

Т = " +г

7г +1> (16) ^р

То - температура торможения, т.е. абсолютная температура частицы воздуха, когда она тормозится до состояния покоя, V,- скорость точки контакта; ср - удельная теплоемкость при постоянном давлении, равная 1000 м2/с2-К.

Формула (16) справедлива при отсутствии теплообмена. В действительности же между заторможенными частицами воздуха и остальным потоком есть теплообмен, поэтому фактический прирост температуры в пограничном слое у самой поверхности тела на 10-15% меньше, чем получающийся по формуле. Расчёты этой формуле показывают, что на режимах сварки взрывом применяемых при промышленном производстве биметалла (Б = 2500 м/с) температуры газа в пограничном слое будет составлять = 6000°С (без учёта теплопроводности), то есть достигает температуры перехода газа в плазменное состояние («холодная» плазма).

Проведенные оценю! температуры в ударно-сжатом газе с учётом сверхскоростного обтекания им свариваемой поверхности позволяют выдвинуть гипотезу: в сварочном зазоре впереди точки контакта при сверхзвуковом (5-6 махов) обтекании ударно-сжатым газом свариваемых поверхностей на границе раздела происходит термическая ионизация газа с образованием тонких слоев «холодной» плазмы.

Подтверждением выдвинутой гипотезы служат экспериментальные и расчётные результаты, полученные в работах:

1. В работе [4] на основании полученных экспериментальных данных был произведён расчёт температуры относительно яркости свечения и получено следующее: температура на режиме 0=3500 м/с равна 5000 К; на режиме 0=4200 м/с - 6500 К; на режиме 0=4500 м/с - 8300 К, тепловой поток из газа в металл составляет 1012 - 1013 эрг/(см2с) или (108 - 109 Дж/(м2с)).

2. В работе [5] проводилось измерение яркостной температуры вблизи точки контакта фотоэлектрическим методом. В основе полученных экспериментальных данных было получено следующее: температура на режиме 0=4200 м/с равна 7700 К; на режиме 0=5300 м/с - 10500 К. Из расчёта по формуле Планка температура воздуха в интервате 60-100 см от начала соударения пластин равна =8000К.

4 - Ишуткин, С. Н. Исследование теплового воздействия ударно-сжатого газа на поверхность соударяющихся пластин / С. Н.

Ишуткин, В. И Кирко, В. А. Симонов // Физика горения и взрыва. - 1930. - №6 - С. 69-73.

5 - Алексеев Ю. Л. ''Структурные особенности сварного шва и их влияние на качество соединения металлов при сварке взрывом с

малыми установочными зазорами», диссертация к.т.н. Черноголовка 1997г.

15

3. В работе [6] были определены зависимости уровня теплового потока и глубины проплавления свариваемых поверхностей от детонационных характеристик заряда ВВ и во взаимосвязи с технологическими параметрами: величина зазора, шероховатость зазора время действия давления. Полученные результаты авторы излагают следующим образом: «Воздушная ударная волна формирует в зазоре высокотемпературную плазму. Поток тепла от плазмы разогревает поверхностный слой пластин до температуры пла&ления, обеспечивая при последующем контакте сварку пластин между собой».

Выдвинутая гипотеза позволяет рассмотреть вопросы очистки и активации свариваемых поверхностей впереди точки контакта по аналогии с процессами, которые идут при плазменно-дуговой очистке металлопроката. Рассмотрим воздействие плазменного патока на границе раздела ударно-сжатого газа и свариваемой поверхности по аналогии очистки металлопроката плазмой, где плотность энергии составляет 1011 Вт/м2, следовательно тепловой поток будет составлять 1011 Дж/м2-с, а температура достигает (5-10)103 К, скорость очистки составляет 4,5 м/мин.

При взаимодействии ионов плазменного потока с поверхностью твёрдого тела происходит разрушение решетки в приповерхностном слое, диссоциация оксидов металлов и других химические соединений и их ионизация,

В результате происходит модификация поверхности, которая становится существенно неравновесной системой с высокой степенью активации (дефектности).

Образовавшиеся в результате диссоциации и ионизации оксидов и загрязнений атомы кислорода, углерода, водорода образуют простейшие газообразные соединения О?, СОг и Н20, которые выносятся из сварочного зазора. В результате этих процессов в физический контакт в точке соударения вступают очищенные и активированные поверхности, сближение которых до действия сил межатомного сцепления приводит к образованию соединения в твёрдой фазе. Затем за точкой контакта происходит формирование соединения и пластическая деформация, которая определяет структуру соединения.

Таким образом, для сварки взрывом характерна трёхстадийность процесса образования прочных связей между атомами соединяемых металлов, идущего в следующей последовательности:

очистка и активация контактных поверхностей, которая происходит впереди точки контакта в области ударно-сжатого газа под воздействием потока плазмы;

образование физического контакта в точке соударения;

объёмное взаимодействие с формированием соединения и пластической деформацией за точкой контакта.

6 - Ашаев, В. К. Использование методов сварки взрывом и взрывной термической обработки металлов для создания многослойных броневых композиций, имеющих повышенную пулестойкость и живучесть / В. К. Ашаев, Г. С. Доронин, Е. И. Ермолович, В. П. Новичков, В. Б. Яшин//Вооружение, автоматизация, управление. Сборник научных трудов. - Ковров. -2006. - С.317.

На основании выдвинутой гипотезы сделан важный для практики вывод: для обеспечения прочного соединения в начале процесса сварки взрывом, исключения начатьных непроваров, необходимо к моменту начала сварки обеспечить требуемые параметры ударно-сжатого газа и образования слоя плазмы для очистки и активации свариваемых поверхностей.

В четвертой главе на основании проведенных исследований процесса сварки взрывом, разработанных рекомендаций, исследованы причины появления дефектов при сварке низкоуглеродистых легированных сталей с коррозионно-стойкими статями и разработаны меры по их устранению. Проведенный в главе 1 анализ дефектов, образующийся при промышленном производстве биметалла, показал, что основными дефектами являются непривары в начале процесса и участки пониженной прочности в этой зоне. Прочность соединения по длине образца на начатьном участке сварки взрывом возрастает от нуля до значений прочности, превышающих прочность наиболее слабого металла пары (рис.5). Затем прочность становится постоянной и для пары стать-стать не зависит от размеров свариваемых листов.

с.МРа 500

300

200

100

Рисунок 5 - Изменение прочности соединения по длине образца на начальном участке сварки

взрывом

Стабилизация прочности происходит на участке протяжённостью 300-500 мм в зависимости от режима сварки и толщины свариваемых материалов. Существующие отечественные и зарубежные требования к биметаллу ответственного назначения определяют минимально-допустимую прочность соединения слоев на срез 150 Мпа и отрыв 245 МПа Согласно графику на рисунке 5 минимально-допустимая прочность достигается на расстоянии примерно 250 мм от начата процесса.

Участки пониженной прочности располагаются в зонах, где параметры ударно-сжатого газа ещё не стабилизировались (в зонах начата процесса либо возле дефекта). Согласно предложенной гипотезы, в этой зоне очистка и активация свариваемых поверхностей происходит не в полной мере, вследствие малой протяженности области ударно-сжатого газа, достаточной для образования на границе раздела устойчивого тонкого слоя «холодной» плазмы.

17

Изменение прочности соединения по длине образца

Изменение прочности соединения с использованием генератора УСП

1000 L, MW

Для создания условий очистки и активации поверхностей, соответствующих участкам со стабильной прочностью, необходимо вынести зону начала сварки за пределы свариваемьгх листов, в то де время этот участок должен обеспечивать формирование режима сварки взрывом и не оказывать влияние на процесс обрезки нависающих частей плакирующего лист* Таким образом, на этом участке режим соударения не должен быть ниже, чем на основном металле, а протяжён i) ость его должна быть достаточной для формирования требуемых параметров ударно-сжатого газа. Исходя из этих условий, был разработан генератор ударно--сжатой плазмы (генератор У СП), который позволяет обеспечить заданные параметры области ударно-сжатого газа в начале процесса сварки взрывом листов, и мет од сварки взрывом с его использованием.

Экспериментальную проверку, предложенного метода сварки взрывом, произвели при сварке низкоуглеродистых легированных сталей с коррозионно-стойкими сталями на крупногабаритных образцах размером 500x1200 мм и листах промышленных размеров 1400x5900

Контроль прочности соединения при использовании генератора УСП из стали показал, что прочность соединения на отрыв на начальных и конечных участках составляет 420 - 440 МПа. про" и ость соединения на срез 260-280 МПа угол изгиба плакирующим слоем внутрь составляет 168°. что соответствует требованиям технических условий

Исследования струкгуры показам, что размеры волн на начальном участке соответствуют их размерам на расстоянии свыше 500 мм от начата и составляют: длина 1,5 мм, высота 0,7 мм (рис б).

Проведённые исследования позволили сделать вывод о том, что температура свариваемых поверхностей, вступающих в контакт, а, следовательно, их термическая активация определяет процесс образовании соединения при сварке взрывом и только после достижения определённой для каждой пары температуры тонкого поверхностного слои образуется равнопрочное соединение.

Рисунок 6- Структура шва с использованием генератора из статей начальная зона сварки

Экспериментально установлено, что при сварке взрывом инструментальных и высокопрочных сталей типа 9ХС и 38ХНЭМФА для брони на режимах принятых при производстве биметалла стать-сталь, образуются три вида дефектов:

- микротрещины в зоне соединения, множественные сквозные трещины в лицевом слое;

- магистратьные трещин в лицевом слое, которые распространяются по ширине листа от места обрезки нависаний плакирующего листа.

Для выявления причин появления указанных дефектов и разработке мер по их исключению провели экспериментальные исследования, методика которых предусматривала:

- расчёт по методике [1] уровня остаточных напряжений в соединении;

- проведение опытов по сварке взрывом с предварит&тьным подогревом.

Расчёты показали, чгго обеспечение градиента температур между основанием и плакирующим слоем порядка 150-200°С позволит снизить уровень остаточных напряжений на 300-400 МПа и тем самым устранить их образование.

При экспериментальной проверке основной слой из стали типа З8ХНЗМФА размерами 420x900 мм нагревали экзотермической смесью перед сваркой взрывом до температуры порядка 300-350°С (температура непосредственно перед сваркой взрывом). Таким образом, были исключены микротрещины в зоне соединения, множественные сквозные трещины в лицевом слое.

Было установлено, что создание градиента температур между свариваемыми листами не устраняет магистратьные трещины по периметру плакирующего листа. Особенность среза рассматриваемых статей заключается в образовании хрупких трещин в плакирующем алое, ориентированных по нормали к линии среза и сопровождается ветвлением трещин.

Экспериментально исследовали влияние на образование трещин при срезе атакирующего листа из инструментальной и высокопрочной стати следующих известных технологических приёмов эффективных при сварке коррозионно-стойких сталей:

- создание искусственных концентраторов напряжений по периметру плакирующего листа;

- снижение скорости среза плакирующего листа за счёт установки технологических пластин;

- установка ложных нависаний пластин по периметру плакирующего листа.

Создание искусственных концентраторов, установка технологических пластин и установка ложных нависаний пластин не позволило исключить появление магистральных трещин.

Для решения проблемы разработали схему сварки взрывом, которая предусматривала применение ложных нависаний совместно с технологическими пластинами.

После сварки взрывом образцов, указанных выше размеров, методами каппилярной и ультразвуковой дефектоскопии трещин не выявлено (рис.7).

Рисунок 7 Структура сварного шва сталей 9ХС+ЗКХНЗМФА сваренных с учётом предложенной технологии.

Проведенные исследования процессов, идущих в сварочном зазоре шередя точки контакта, расчеты по известным методикам и эксперименты позволили установить:

- образование мйкротрещм в зоне соединения и множественных сквозных трещин в плакирующем слое для изученных сталей связано с высоким уровнем остаточных напряжений в зоне соединения после сварки взрывом. Для уменьшения данных напряжений предложено создать напряжения противоположного знака путём создания градиента температур между основным и плакирующим слоем порядка 150-20(УС;

- образование дефектов в виде магистральных трещин связано со свойствами стали плакирующего слоя и процессом обрезки написаний. Для исключения магистральных трещин предложено плакирующий лист выполнить в размер с основным, к основному листу крепить технологические пластины и на плакирующий слой устанавливать ложные навивания.

Питан глава посвящена усовершенствованию промышленной технологии производства биметалла сваркой взрывом на основе выводов и рекомендаций полученных при проведении исследований.

Для обеспечения круглогодичного производства биметалла в условиях средней полосы России технология предусматривает проведение всех операций по сборке пакета в цехе и проведение на взрывной площадке только операций по установке пакета на песчаную опору1, монтаж опалубки и заряда.

В технологию введены следующие основные усовершенствован ни (рис.8):

- изготовление и установку генератора ударной плазмы в начале процесса, который позволяет обеспечить формирование впереди точки контакта в сварочном зазоре области ударно-сжатого газа с заданными параметрами и образование тонких слоев плазмы на границе раздала между свариваемой поверхностью и ударно-сжатым газом. Это позволяет к моменту начала процесса Сйарки обеспечить очистку и активацию свариваемых поверхностей и тем самым исключить образование начального непривара н участка нестабильной прочности

- изготовление и установку по всей поверхности основного листа V- образных опор специальной конструкции на определённом расстоянии друг от друга и их приварку к поверхности основного листа контактной сваркой. Это позволяет исключить изменение сварочного зазора при транспортировке пакета на взрывную площадку, обеспечивает постоянное заданное расстояние между V- образными опорами, а также исключить образование сквозного отверстия (свищ) из-за смещения промежуточных опор и нарушения расстояния между ними;

- герметизацию сварочного зазора от попадания влаги, пыли и других загрязнений при транспортировке на площадку для взрыва, установке на опоре и монтаже заряда.

В течение 2007-2008 года на предприятии ООО «Битруб Интернэшнл» и ООО НПО "Взрывные технологии в машиностроении" была проведена промышленная апробация разработанной технологии сварки взрывом крупногабаритных биметаллических листов на основе конструкционных низколегированных статей 09Г2С, 12ХМ и высоколегированных коррозионно-стойких сталей Тр321 (08X18Н10Т), Тр316П (08Х17Н13М2Т), Тр-ПОБ (08X13), общей толщиной композиции 10-70 мм и средним размером 8 м2

1. После сварки взрывом был произведён детальный контроль качества на 229 листах, включающий в себя ультразвуковой контроль и металлографические исследованиями темплетов,

отобранных из различных участков полученного двухслойного листа, неприваров и других дефектов не выявлено. Применение такой схемы сварки позволило получить соединение разнотолщинных листов практически со 100% -ой сплошностью соединения слоев, а качество соответствует ГОСТ 10885-85. Испытание образцов, отобранных из начальной зоны двухслойных листов, показало, что прочность соединения на отрыв составляет 380-420 МПа, прочность на срез 250-280 МПа, угол изгиба 160°, что соответствует требованиям технических условий.

На основании проведённых исследований и полученных рекомендаций была разработана технология сварки взрывом высокопрочных сталей и изготовлена опытно-промышленная партия биметалла, состоящей из сталей У8+40ХНМС и 9ХС+38ХНЗМФА. После взрыва готовые биметаллические заготовки транспортировали в цех, где был проведен визуальный осмотр поверхности свариваемых пластин, а также проведена каппилярная и ультразвуковая дефектоскопия. Результаты показали, что в плакирующем и основном слое трещин и других дефектов не выявлено.

Полученные биметаллические листы были подвергнуты горячей прокатке в требуемую толщину и изготовлены бронеэлементы, которые были испытаны на бронестойкость в ОАО «НИИСтать». Баллистические испытания показали, повышение бронестойкости биметатла произведённого по данной технологии в 1,3-1,4 раза по отношению к ныне используемой бронестати (условная марка 44), сокращая при этом вес защиты на 30-40 %.

Рисунок К Усовершенствованная технологическая схема изготовления биметалла

22

Выводы

1. Проведен анализ результатов промышленного производства в ООО "Битруб Интернэшнл" (г. Красноармейск, Московской обл.) сваркой взрывом крупногабаритного биметалла с основой из низколегированной и углеродистой стали и плакирующим слоем из коррозионно-стойких сталей различной толщины. Установлено, что при производстве биметалла по принятой на предприятии к моменту начала работ технологии количество листов с дефектами достигает 25 % от общего числа листов. Основные дефекты непривары в начале процесса и участки пониженной прочности в этой зоне, а также непривары с волнистостью, свищами и вырывами плакирующего слоя в зонах, прилегающих к окончанию сварки;

2. Экспериментально методом "ловушек" на крупногабаритных образцах и листах промышленных размеров установлено, что при сварке взрывом на режимах (О = 2000-2500 м/с), применяемых при промышленном производстве биметалла стать-стать, титан-стать, кумулятивный процесс практически отсутствует. Следовательно, очистка свариваемых поверхностей от окислов и загрязнений и их активация в процессе сварки взрывом не определяется процессами кумуляции. Для определения параметров ударно-сжатого газа впереди точки контакта предложено совместное решение задачи о вдвигаемом «поршне» и задачи о скорости истечения газа из сварочного зазора, что позволило определить размеры области ударно-сжатого газа впереди точки контакта в зависимости от размеров свариваемых листов и параметры газа в этой области: давление рь температуру 'Г] и плотность рт

3. Проведенные оценки температуры в ударно-сжатом газе с учётом сверхскоростного обтекания им свариваемой поверхности позволили выдвинуть гипотезу: в сварочном зазоре впереди точки контакта при сверхзвуковом (5-6 махов) обтекании ударно-сжатым газом свариваемых поверхностей на их границе раздела происходит термическая ионизация газа с образованием тонких слоев низкотемпературной («холодной») плазмы. Гипотеза подтверждается экспериментальными исследованиями, изложенными в работах [4,5,6].

4. Предложена следующая последовательность трёхстадийного процесса образования прочных связей между атомами соединяемых металлов при сварке взрывом:

- очистка и активация контактных поверхностей ударно-сжатым газом и тонкими плазменными потоками;

- образование физического контакта и соединения в точке соударения;

- объёмное взаимодействие с формированием соединения и пластической деформацией за точкой контакта.

5. Разработаны генератор ударно-сжатой плазмы и метод сварки взрывом на его основе, обеспечивающие прочное соединение слоев в начале процесса сварки взрывом, за счет создания к моменту начала сварки требуемых параметров ударно-сжатого газа и образования слоя плазмы на границе раздела, которые очищают от окислов и загрязнений и активируют свариваемые поверхности. Экспериментально установлено, что в качестве материала для пластин генератора необходимо использовать материал с невысоким коэффициентом теплопроводности, в частности, низкоуглеродистую стать.

6. Исследование особенностей сварки взрывом высокопрочных и инструментальных статей позволило установить:

образование множественных сквозных трещин в плакирующем слое связанно с высоким уровнем остаточных напряжений в зоне соединения после сварки взрывом. - образование дефектов в виде магистральных трещин связано со свойствами статей плакирующего слоя и процессом обрезки нависаний.

Разработана и опробована при изготовлении опытных партий биметалла для брони из сталей У8+40ХНМС и 9ХС+38ХЭМФА, технология, исключающая образование дефектов. Испытания бронеэлементов, изготовленных из биметалла опытных партий, показали, что бронестойкость, в зависимости от средства испытаний, возрастает 1,24-1,43 раза по сравнению с монометаллической бронёй.

7. На основании проведённых исследований разработана усовершенствованная промышленная технология производства крупногабаритного листового биметалла сваркой взрывом, предусматривающая проведение всех операций по сборке пакета в цехе, обеспечивающая 100% сплошность соединения слоев, отсутствие участков пониженной прочности. Внедрение усовершенствованной промышленной технологии производства крупногабаритного листового биметалла сваркой взрывом в ООО "Битруб Интернэшнл" и ООО НПО "Взрывные технологии в машиностроении" при изготовлении биметалла с основой толщиной от 10 до 70 мм из стали марок 12ХМ, 09Г2С и плакирующим слоем толщиной от 2 до 8 мм из сталей Тр 321, 316Т1. 4108 АБТМ А240 (аналоги соответственно 08Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 08X13) площадью от 6 до 9,5 м2 (изготовлено свыше 4000 м2 биметалла) ни на одном из листов не выявлены непривары и участки пониженной прочности в начате процесса и непривары с волнистостью, свищами и вырывами плакирующего слоя, а качество соответствует ГОСТ 10885-85 и ТУ 27.32.09.010-2005 "Сталь листовая двухслойная коррозионно-стойкая, изготовленная методом сварки взрывом".

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. Первухин, Л.Б. Образование дефектов сплошности при производстве двухслойных крупногабаритных листов сваркой взрывом и связь их с процессами, идущими в сварочном зазоре впереди точки контакта [текст] / Л.Б. Первухин, Д.В. Рихтер, О.Л. Первухина, С.Ю. Бондаренко // "Сварочное производство" 2009,- №7 - С.32-37.

2. Первухин, Л.Б. Развитие технологии и производства биметалла сваркой взрывом в России [текст] / Л.Б. Первухин, О.Л. Первухина, Д.В. Рихтер // 'Технология машиностроения" 2009,- №9 - С.5-11.

3. Rikhter D.V. Effect of initial temperature attained at contact point on explosive welding [текст] / D.V. Rikhter, L.B. Pervukhin, O.L. Pervukhina // The abstracts book of IX EPNM Shock-Assisted Synthesis and Modification of Materials 2008 Lisse, 5-9 may, p. 104

4. Pervukhin L.B. Explosive Welding og High-Strength Steels [текст] / L.B. Pervukhin, D.V. Richter, and O.L. Pervukhina // The abstracts book of Shock-Assisted Synthesis and Modification of Materials, Moscow: TORUS PRESS Ltd., 2006. - p.101-102.

5. Pervukhina O.L. Some aspect of join formation during explosive welding [текст] / O.L. Pervukhina, D.V. Rikhter, I.V. Denisov, L.B. Pervukhin // IX EPNM Shock-Assisted Synthesis and Modification of Materials 2008 Lisse, 5-9 may, p. 7

6. Первухина, О.Л. Влияние на структуру соединений высокопрочных сталей сварки взрывом и термической обработки [текст] / О.Л. Первухина, Л.Б. Первухин, Д.В. Рихтер, А.А. Куртесов // XVI Петербургские чтения по проблемам прочности / Санкт-Петербург 14-16 марта 2006. - С. 179.

7. Первухин, Л.Б. Перспективы использования сварки взрывом доя получения многослойной брони [текст] // Л.Б.Первухин, Ю.А. Гордополов, Д.В.Рихтер, О.ДПервухина /Тезисы 9-й Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы защиты и безопасности», Санкт-Петербург 3-6 апреля 2006 г. - С. 86

8. Первухин, Л.Б. Некоторые особенности образования прочного бездефектного соединения высокопрочной и инструментальной сталей сваркой взрывом [текст] / Л.Б. Первухин, Д.В. Рихтер, О.Л. Первухина // Сб. науч. тр. Международной конференции Новые перспективные материалы и технология их применения НПМ-2007, г. Волгоград ВолГТУ, 9-12 октября 2007 г., С. 180-182.

9. Рихтер, Д.В. Разработка научно-технических и технологических основ создания многослойной композиционной брони нового поколения [текст] / Д.В. Рихтер, О.Л. Первухина // Тезисы третьей всероссийской школы-семинара по структурной макрокинетике для молодых учёных / г. Черноголовка ИСМАН 23-25 ноября 2005.-С.10-11.

Подписано в печать 08 сентября 2009 г.

Формат 60x90/16

Объём 1,5 п.л.

Тираж 100 экз.

Заказ № 080909231

Оттиражировано на ризографе в ООО «УниверПринт» ИНН/КПП 7728572912У772801001

Адрес: 119333, г. Москва, Университетский проспект, д. 6, кор. 3.

Тел. 740-76-47, 989-15-83.

http://vvvvw.univerprint.ru

Введение.

Глава I. Литературный обзор

1.1 Производство биметалла1 сваркой взрывом и области применения.

1.2 Дефекты при сварке взрывом сталей.

1.3 Методы борьбы с выявленными дефектами.

1.4 Анализ дефектов при промышленном производстве биметалла сваркой взрывом в ООО «Битруб Интернэшнл».

1.5 Процессы очистки и активации свариваемых поверхностей.

1.6 Тепловые процессы.

1.7 Задачи исследования.

Глава II. Методика исследования.

2.1 Материалы.

2.2 Методика проведения экспериментов по исследованию процессов в сварочном зазоре впереди точки контакта.

2.3 Аналитические методы исследования.

2.3.1 Металлографические исследования микроструктуры образцов.

2.3.2 Метод растровой электронной микроскопии.

2.3.3 Метод рентгеноструктурного анализа.

2.3.4 Измерение твёрдости и микротвердости.

2.3.5 Испытание прочности соединения.

2.3.6 Ультразвуковой контроль.

Глава Ш. Исследование процессов в сварочном зазоре перед точкой контакта.

3.1 Экспериментальное исследование процессов идущих в сварочном зазоре методом «ловушек».

3.2 Расчёт параметров ударно-сжатого газа в сварочном зазоре.

3.2.1 Принципиальные схемы расчётов параметров ударно-сжатого газа в «поршне».

3.2.2 Истечение газа из сварочного зазора.

3.2.3 Определение геометрических характеристик области ударносжатого газа.

3.2.4 Динамика роста и определение температуры области ударносжатого газа.

Выводы по главе III.

Глава IV. Исследование причин появления дефектов и разработка мер по их устранению.

4.1 Дефекты в начале процесса сварки взрывом и разработка генератора ударно-сжатой плазмы.

4.2 Исследование особенностей образования прочного бездефектного соединения при сварке взрывом модифицированных инструментальных и высокопрочных сталей.

Выводы по главе IV.

Глава V. Освоение промышленной технологии производства биметалла сваркой взрывом.

5.1 Исследование причин образование участков несплошностей, свищей, вырывов.

5.2 Усовершенствование и внедрение технологии производства крупногабаритного биметалла сваркой взрывом.

5.3 Разработка опытной технологии производства биметалла сваркой взрывом на основе высокопрочных и инструментальных сталей с выпуском опытных партий.

Выводы по главе V.

Актуальность темы.

В настоящее время особое значение приобретают высокотехнологичные импортозамещающие технологии получения новых материалов, в частности биметаллов, для ведущих отраслей машиностроения: нефтехимического, атомного, энергетического и др. Накопленный опыт производства крупногабаритного листового биметалла сваркой взрывом убедительно показал перспективность и эффективность этого процесса, позволяющего создавать материалы с принципиально новыми свойствами, экономить нержавеющие стали, цветные металлы и сплавы, получать биметалл требуемого качества.

Вместе с тем отечественный и зарубежный опыт показал, что даже при отлаженном промышленном производстве биметалла образуются следующие дефекты:

-непривары в начале процесса и участки пониженной прочности в этой зоне;

-непривары с волнистостью, свищами и вырывами плакирующего слоя в зонах, прилегающих к окончанию сварки;

- количество листов с теми или иными дефектами достигает 25 % от общего числа выпускаемого биметалла.

Листы биметалла с дефектами подвергают ремонту путём удаления дефектных мест и последующей электродуговой наплавке, что ухудшает качество биметалла, повышает его стоимость. За рубежом, например в «ЭМС», в технологию введено удаление по периметру листа полосы шириной 30-80 мм для исключения участков пониженной прочности в готовом биметалле,, что приводит к потере 810% биметалла.

Другой важной народно-хозяйственной задачей является получение с использованием сварки взрывом многослойной брони, которая состоит из инструментальной и высокопрочной стали. При сварке взрывом этих сталей образуются трещины и разрушения плакирующего слоя и другие дефекты.

Согласно принятой на момент начало работ теории образования соединения при сварке взрывом.указанные выше дефекты рассматривались, как сопутствующие процессу сварки взрывом. В опубликованных исследованиях основное внимание уделяется вопросам волнообразования, деформации в зоне соединения, структуре соединения, процессам диффузии, образованию вихревых зон и т.п. В тоже время мало уделяется внимания процессам, идущим впереди точки контакта в сварочном зазоре. По нашему мнению экспериментальное и теоретическое исследование этих процессов в данной работе позволит усовершенствовать технологию производства биметалла сваркой взрывом, разработать опытную технологии получения биметалла из высокопрочных сталей для брони, что и определяет её актуальность.

Актуальность работы подтверждается выполнениями её в соответствии с программами и проектами отделения химии и наук о материалах РАН, программой хоздоговорной темы, а также НИОКР института Структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН:

1. Тема НИОКР «Оптимизация процессов обработки материалов взрывом на основе исследований эволюции их структуры» на 2003-2005 г.;

2. Программа отделения химии и наук о материалах РАН ОХ-3 «Использование ударных волн для получения новых материалов, сочетающих высокие физико-механические и функциональные свойства» на 2006-2008 г;

3. Программа отделения химии и наук о материалах РАН ОХ-8 «Разработка научных основ новых химических технологий с получением опытных партий веществ и материалов» на 2006-2007г;

4. Программа хоздоговорной темы №656/05 «Разработка технологии производства сваркой взрывом двухслойных заготовок» 2005 г;

Цель работы:

На основе исследования процессов, происходящих в сварочном зазоре впереди точки контакта, усовершенствовать технологию производства биметалла сваркой взрывом и разработать опытную технологию получения биметалла из высокопрочных сталей для брони.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• провести анализ результатов промышленного производства крупногабаритных листов биметалла сталь-сталь и выявить наиболее часто встречающиеся дефекты;

• теоретически и экспериментально исследовать процессы, происходящие в сварочном зазоре впереди точки контакта и изучить их влияние на образование соединения;

• расчётно-экспериментальным методом исследовать особенности сварки взрывом высокопрочных сталей и разработать опытную технологию получения биметалла для брони;

• на основе проведённых исследований усовершенствовать промышленную технологию производства биметалла сваркой взрывом и внедрить её.

Научная новизна.

1. Впервые экспериментально методом "ловушек" на крупногабаритных „ образцах и листах промышленных размеров установлено, что при сварке взрывом на режимах (Б = 2000-2500 м/с), применяемых при промышленном производстве биметалла сталь-сталь, титан-сталь, кумулятивный процесс практически отсутствует. Следовательно, очистка свариваемых поверхностей от окислов и загрязнений и их активация в процессе сварки взрывом не определяется процессами кумуляции.

2. Предложено совместное решение задачи о вдвигаемом «поршне» и задачи о скорости истечения газа из сварочного зазора, что позволило определить размеры области ударно-сжатого газа впереди точки контакта в зависимости от размеров свариваемых листов и параметры газа в этой области: давление рь температуру Т] и плотность р].

3. Проведены оценки температуры в ударно-сжатом газе с учётом сверхскоростного обтекания им свариваемой поверхности, что позволило выдвинуть гипотезу: в сварочном зазоре впереди точки контакта при сверхзвуковом (5-6 махов) обтекании ударно-сжатым газом свариваемых поверхностей на их границе раздела происходит термическая ионизация газа с образованием тонких слоев* низкотемпературной («холодной») плазмы.

4. Предложена следующая последовательность трёхстадийного процесса образования прочных связей между атомами соединяемых металлов при сварке взрывом:

- очистка и активация контактных поверхностей ударно-сжатым газом и тонкими плазменными потоками;

- образование физического контакта и соединения в точке соударения;

- объёмное взаимодействие с формированием соединения и пластической деформацией за точкой контакта.

Практическая ценность работы.

На основании проведённых исследований разработан генератор ударно-сжатой плазмы и метод сварки взрывом на его основе, практическое применение которых позволило:

1. Разработать технологию сварки взрывом высокопрочных и инструментальных сталей, исключающую образование дефектов, и изготовить опытные партии биметалла для брони из сталей У8+40ХНМС и 9ХС+38ХЗМФА. Испытания бронеэлементов, изготовленных из биметалла опытных партий, показали, что бронестойкость, в зависимости от средства испытаний, возрастает 1,24-1,43 раза по сравнению с монометаллической бронёй.

2. Разработать усовершенствованную промышленную технологию производства крупногабаритного листового биметалла сваркой взрывом, предусматривающую проведение всех операций по сборке пакета в цехе, обеспечивающую 100% сплошность соединения слоев, отсутствие участков пониженной прочности.

3. Усовершенствованная промышленная технология производства крупногабаритного листового биметалла сваркой взрывом внедрена в ООО "Битруб Интернэшнл" и ООО НПО "Взрывные технологии в машиностроении". В 2008 году л произведено свыше 4000 м биметалла с основой толщиной от 10 до 70 мм из стали марок 12ХМ, 09Г2С и плакирующим слоем толщиной от 2 до 8 мм из сталей Тр 321,

316Ti, 410S ASTM A240 (аналоги соответственно 08X18H10T, 10X17H13M2T, 08X13) площадью от 6 до 9,5 м2. Качество биметалла соответствует ГОСТ 10885-85 и ТУ 27.32.09.010-2005 "Сталь листовая двухслойная коррозионно-стойкая, изготовленная методом сварки взрывом". На защиту выносятся:

1. Результаты экспериментальных исследований процессов происходящих в сварочном зазоре впереди точки контакта методом "ловушек" на крупногабаритных образцах и листах промышленных размеров.

2. Результаты совместного решения задачи о вдвигаемом «поршне» и о скорости истечения газа из сварочного зазора, что позволило определить размеры области ударно-сжатого газа впереди точки контакта в зависимости от размеров свариваемых листов и параметры газа в этой области: давление рь температуру Tj и плотность pi.

3. Выдвинутая гипотеза: в сварочном зазоре впереди точки контакта при сверхзвуковом (5-6 махов) обтекании ударно-сжатым газом свариваемых поверхностей на их границе раздела происходит термическая ионизация газа с образованием тонких слоев низкотемпературной («холодной») плазмы.

4. Предложенные механизм очистки и активации свариваемых поверхностей, и последовательность процесса сварки взрывом при трёхстадийном процессе образования прочных связей между атомами соединяемых металлов.

5. Усовершенствованная промышленная технология производства крупногабаритного листового биметалла сваркой взрывом и опытная технология изготовления высокопрочных и инструментальных сталей для брони. Апробация работы

Основные результаты исследований, изложенные в диссертации, были представлены:

VIII EPNM Shock-Assisted Synthesis and Modification of Materials 2006 Moskow; IX EPNM Shock-Assisted Synthesis and Modification of Materials 2008 Lisse; Молодежной международной школе конференции по инновационному развитию науки и техники (Черноголовка 2005); III, IV, V и VI-ой Всероссийских школах по структурной макрокинетике для молодых ученых (Черноголовка 2005, 2006, 2007); VII-ой Международной научно-технической Уральской школе-семинаре металловедов-молодых ученых (Екатеринбург, 2006); XVI Петербургские чтения по проблемам прочности (Санкт-Петербург, 2006); 9-й Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы защиты и безопасности» (Санкт-Петербург, 2006); X Международной научно-технической конференции «Композиты в народное хозяйство» (Барнаул, 2006); II международной конференции Деформация и разрушение материалов и наноматериалов (г. Москва, 2007); Новые перспективные материалы и технологии их получения (НПМ)- 2007 (Волгоград, 2007); IV ежегодная конференция молодых научных сотрудников и аспирантов, Российская конференция, Института металлургии и материаловедения им. A.A. Байкова РАН (Москва, 2007); VIII-ой Международной научно-технической Уральской школе-семинаре металловедов-молодых ученых (Екатеринбург, 2007); XLVII Международная конференция «Актуальные проблемы прочности» (г. Нижний Новгород, 2008).

Автор выражает благодарность за постоянное внимание и участие в работе д.ф-м.н., профессору Гордополову Ю.А., д.ф-м.н. Буравовой С.Н., д.ф-м.н, профессору. Трофимову B.C., к.т.н. Первухиной О.Л.

За практическую помощь в проведении исследований к.ф-м.н, доценту, Бондаренко С.Ю., а также сотрудникам лабораторий «Ударно-волновых процессов», «Химического анализа» и «Рентгено-структурных исследований» за практическую помощь в проведении экспериментов и обсуждении результатов исследований.

Выводы по У главе

1. На основании проведённых исследований разработана усовершенствованная промышленная технология производства крупногабаритного листового биметалла сваркой взрывом, предусматривающая проведение всех операций по сборке пакета в цехе и включающая следующие основные усовершенствования:

- установку генераторов ударной плазмы в начале процесса;

- установку по всей поверхности основного листа опор специальной конструкции на определённом расстоянии друг от друга и их приварку к поверхности основного листа контактной сваркой;

- герметизацию сварочного зазора от попаданиям влаги, пыли и других загрязнений при транспортировке на площадку для взрыва, установке на опоре и монтаже заряда.

2. Предложена и опробована при изготовлении опытных партий биметалла для брони' опытная технология, которая включает установку генераторов ударной плазмы в начале процесса, создание градиента температур основного и плакирующего слоев1 путем подогрева основного слой перед сваркой взрывом термохимическим составом и применения ложных нависаний. Испытания бронеэлементов, изготовленных из биметалла опытных партий, показали, что бронестойкость, в зависимости от средства испытаний, возрастает 1,24-1,43 раза по сравнению с монометаллической бронёй.

3. Внедрение усовершенствованной промышленной технологии производства крупногабаритного листового биметалла сваркой взрывом было осуществлено в ООО "Битруб Интернэшнл" и ООО НПО "Взрывные технологии в машиностроении" при изготовлении биметалла с основош толщиной от 8 до 68 мм из стали марок 12ХМ, 09Г2С и плакирующим слоем толщиной от 2 до 8 мм из сталей Тр 321, 316Т1, 4108 А8ТМ А240 (аналоги 08Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т,

О 1

08X13) площадью от 6 до 9,5 м (изготовлено свыше 4000 м биметалла). Ни на одном из листов не выявлены непривары и участки пониженной прочности в начале процесса, а так же удалось практически исключить непривары с волнистостью, свищами и вырывами плакирующего слоя, а качество биметалла соответствует ГОСТ 10885-85 и ТУ27.32.09.010-2005 "Сталь листовая двухслойная коррозионно-стойкая, изготовленная методом сварки взрывом".

Заключение и общие выводы

1. Проведен анализ результатов промышленного производства в ООО "Битруб Интернэшнл" (г. Красноармейск, Московской обл.) сваркой взрывом крупногабаритного биметалла с основой из низколегированной и углеродистой стали и плакирующим слоем из коррозионно-стойких сталей различной толщины. Установлено, что при производстве биметалла по принятой на предприятии к моменту начала работ технологии количество листов^ с дефектами достигает 25 % от общего числа листов. Основные дефекты непривары в начале процесса и участки пониженной прочности в этой зоне, а также непривары с волнистостью, свищами и вырывами плакирующего слоя в зонах, прилегающих к окончанию сварки;

2. Экспериментально методом "ловушек" на крупногабаритных образцах и листах промышленных размеров установлено, что при сварке взрывом на режимах (Б = 2000-2500 м/с), применяемых при промышленном производстве биметалла сталь-сталь, титан-сталь, кумулятивный процесс практически отсутствует. Следовательно, очистка, свариваемых поверхностей от окислов и загрязнений и их активация в процессе сварки взрывом не определяется процессами кумуляции. Для определения параметров ударно-сжатого газа впереди точки контакта предложено совместное решение задачи о вдвигаемом «поршне» и задачи о скорости истечения газа из сварочного зазора, что позволило определить размеры области ударно-сжатого газа впереди точки контакта в зависимости от размеров свариваемых листов и параметры газа в этой области: давление рь температуру Т1 и плотность р].

3. Проведенные оценки температуры в< ударно-сжатом газе с учётом сверхскоростного обтекания им свариваемой поверхности позволили выдвинуть гипотезу: в сварочном зазоре впереди точки контакта при сверхзвуковом (5-6 махов) обтекании ударно-сжатым газом свариваемых поверхностей на их границе раздела происходит термическая ионизация газа с образованием тонких слоев низкотемпературной («холодной») плазмы. Гипотеза подтверждается экспериментальными исследованиями, изложенными в работах [69, 75, 79].

4. Предложена следующая последовательность трёхстадийного процесса образования прочных связей между атомами, соединяемых металлов при сварке взрывом:

- очистка и активация контактных поверхностей'ударно-сжатым газом и тонкими плазменными потоками;

- образование физического контакта и соединения в точке соударения;,

- объёмное взаимодействие с формированием соединения^ и пластической деформацией за точкой контакта.

5. Разработаны генератор ударно-сжатой плазмы и метод сварки взрывом на его* основе, обеспечивающие прочное- соединение* слоёв в начале процесса сварки взрывом, за счёт создания к моменту начала сварки требуемых параметров ударно-сжатого газа и образования слоя плазмы на,границе раздела, которые очищают от окислов и загрязнений и активируют свариваемые поверхности. Экспериментально установлено, что в качестве материала для пластин генератора необходимо использовать материал с невысоким коэффициентом теплопроводности, в ластности, низкоуглеродистую сталь.

6. Исследование особенностей сварки взрывом высокопрочных и инструментальных сталей позволило установить:

- образование множественных сквозных трещин в плакирующем слое связанно с высоким уровнем остаточных напряжений в зоне соединения после сварки взрывом. образование дефектов в виде магистральных трещин связано со свойствами сталей плакирующего слоя и процессом обрезки нависаний.

Разработана и опробована при изготовлении опытных партий биметалла для брони из сталей У8+40ХНМС и 9ХС+3 8ХЗМФА, технология, исключающая образование дефектов. Испытания бронеэлементов, изготовленных из биметалла опытных партий, показали, что бронестойкость, в зависимости от средства испытаний, возрастает 1,24-1,43 раза по сравнению с монометаллической бронёй.

I4

7. На основании проведённых исследований разработана усовершенствованная промышленная технология производства крупногабаритного листового биметалла сваркой взрывом, предусматривающая проведение всех операций по сборке пакета в цехе, обеспечивающая 100% сплошность соединения слоёв, отсутствие участков пониженной прочности. Внедрение усовершенствованной промышленной технологии производства крупногабаритного листового биметалла сваркой взрывом в ООО "Битруб Интернэшнл" и ООО НПО "Взрывные технологии в машиностроении" при изготовлении биметалла с основой толщиной от 10 до 70 мм из стали марок 12ХМ, 09Г2С и плакирующим слоем толщиной от 2 до 8 мм из сталей Тр 321, 31611, 4108 АБТМ А240 (аналоги соответственно 08Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 08X13) площадью от 6 до 9,5 м2 (изготовлено свыше 4000 м2 биметалла) ни на одном из листов не выявлены непривары и участки пониженной прочности в начале процесса и непривары с волнистостью, свищами и вырывами плакирующего слоя, а качество соответствует ГОСТ 10885-85 и. ТУ 27.32.09.010-2005 "Сталь листовая двухслойная коррозионно-стойкая, изготовленная методом сварки взрывом".

1. Голованенко, С.А. Производство биметаллов текст. / С.А. Голованенко, JI.B. Меандров,- М.: «Металлургия», 1966,- 304 с. ил.

2. Засуха, П.Ф. Биметаллический прокат текст. / П.Ф. Засуха, В.Д. Коршиков, О.Б. Бухвалов и др.,- М.: «Металлургия», 1970. 263с. с ил.

3. Астров, Е.И. Плакированные многослойные материалы текст. / Е.И. Астров.-М.: «Металлургия», 1965. 239 с. ил.

4. Каракозов, Э.С. Соединение металлов в твёрдой фазе текст. / Э.С. Каракозов.-М.: «Металлургия», 1976. 264 с. ил.

5. Король, В.К., Гильденгорн М.С. Основы, технологии производства многослойных металлов текст. / В.К. Король, М.С. Гильденгорн. М.: «Металлургия», 1970. - 238 с. ил.

6. Рабкин, Д.М. Сварка разнородных металлов текст. / ДМ. Рабкин, PP. Рябов, С.М. Гуревич. -Киев: «Техника», 1975, 208 с.

7. Голованенко, С.А. Производство биметаллов текст. / С.А. Голованенко, ЛВМеандров. -М.: «Металлургия», 1966. 304 с.

8. Кобелев, А.Г. Технология слоистых металлов текст. А.Г. Кобелев, И.Н. Потапов, Е.В. Кузнецов. М.: «Металлургия», 1981. - 248 с.

9. Конон, ЮА Сварка взрывом текст. /ЮА Конон, JIB. Первухин, АД Чудновский; под ред. ВМ Кудинова -М: «Машиностроение», 1987.-216 с.

10. Лысак В.И. Экспертная система EW EXPERT по синтезу оптимальной технологической схемы изготовления биметаллических и многослойных композиционных материалов с помощью сварки взрывом / В.И. Лысак,

11. С.В. Кузьмин, В. А. Сапарин, Д. В. Стариков // Слоистые композиционные материалы 98: тр. междунар. конфер. — Волгоград, 1998 - С. 110-111

12. Шоршоров, М.Х. Особые виды сварки / М.Х Шоршоров, Э.С. Каракозов, В.А.

13. Фоменко // Сварка Т 5.- ВИНИТИ АН СССР, 1972 С. 46-152i

14. Лысак, В.И. Классификация технологических схем сварки металлов взрывом /В. И: Лысак, С. В. Кузьмин // Сварочное производство, 2002. №9. -С. 33-39

15. Потапов, И. Н. Слоистые металлические композиции текст. / И. Hi Потапов; В. Н. Лебедев, А.Г. Кобелев и др. М.: Металлургия, 1986. — 216 с.

16. Седых, В. С. Сварка взрывом,и свойства-сварных соединений текст. / Седых

17. B. С, Казак Н: Н. М.: «Машиностроение», 1971. - 71 с.

18. Крупин, А. В. Деформация металлов взрывом текст. /А. В. Крупин, В. Я. Соловьев, Н. И. Шефтель, А. Г. Кобелев. М.: «Металлургия», Л 975. - 416 с.

19. Крупин, А. В. Процессы обработки, металлов взрывом' текст. /А. В. Крупин,

20. C. Н. Калюжин, Е. У. Атабеков и др. М.: «Металлургия», 1996. - 336 с.

21. Беляев, В. И. Высокоскоростная деформация металлов текст. / В. И. Беляев, В. Н. Ковалевский, Г. В. Смирнов, В. А. Чекан. Минск: «Наука и техника», 1976. - 224 с.

22. Explosive Welding, Forming and Compaction / Ed. T. Z. Blazinski. L.- N.Y.: Appl. Ski. Publ., 1983.-402 p.

23. Эпштейн, Г. H. Строение металлов, деформированных взрывом текст. / Г. Н. Эппггейн. М.: «Металлургия», 1980. - 225 с.

24. Cleland, D. В. Basic Concideration for Commercial Processes / Cleland, D. B.\

25. Explosive Welding, Forming and Compaction L.-N.Y.: Appl., Ski. Publ., 1983.-Р. 159-188.

26. Лысак, В.И. Сварка взрывом текст. / В.И. Лысак, С.В.Кузьмин. М.: «Машиностроение», 2005. - 544 с. ил.

27. Чепурко, М. И. Биметаллические материалы текст. / М. И. Чепурко, В. Я. Остренко, Л. Я. Глускин и др. Л.: «Судостроение», 1984. — 272 с.

28. Дмитров, Л. Н. Биметаллы текст. /Л: Н. Дмитров, Е. В. Кузнецов, А. Г. Кобелев и др. Пермь: «Пермское книжное издательство», 1991. - 416 с.

29. Гладыревская, С. А. Двухслойные стали в химическом машиностроении текст. / С. А. Гладыревская, Л: В. Меандров, С. А. Голованенко, А. А. Быков. М.: «Машиностроение», 1965. - 152 с.

30. Никитин, В. П. Влияние химического состава слоев на схватывание в биметаллах / Никитин В. П., Быков А. А., Зайцев В: В. // Качественные стали и сплавы. Науч. тр. МЧМ СССР. М.: «Металлургия», 1977.- № 2. С. 103-105.

31. Конон, ЮА Коррозионно-стойкий биметалл для сельхозмашиностроения текст. /ЮА Конон, В.Н. Фёдоров, ЛБ. Первухин, АА Быков М: «Машиностроение», 1984. -112 с.

32. Крупин, А.В. Деформация металлов взрывом текст. / АБ. Крупин, В Л Соловьёв, НИ Шефгель, АГ. Кобелев.- М: Металлургия, 1975. 416 с.

33. Гельман, АС. Плакирование стали взрывом текст. / А.С. Гельман,, АД Кудновский, БД. Цемахович.- М: «Машиностроение», 1978. -190 с.

34. Дегтярёв, В.П. Деформации и разрушение в высокопрочных конструкциях текст. /В.П. Дегтярёв.-М.: «Машиностроение», 1987. 105 с.

35. Качан, М С. Растягивающие напряжения в мишени при соударении твёрдых тел / М. С. Качан, Ю.А Тришин//ПМГФ. -1977, №4. -С. 114-132.

36. Первухин, ЛБ. Особенности изготовления крупногабаритных биметаллических листов сваркой взрывом / Первухин ЛБ., Цемахович Б.Д, Апаликов ЮЛ и др. // Сварка взрывом: труды Алтайский НИИ технологии машиностроения.—Барнаул, 1972.-е. 53-61

37. Маслов, BJC Разработка технологии сварки взрывом крупногабаритных биметаллических заготовок на основе высокопрочной стали и высокопрочного алюминиевого сплава текст.: дис. канд. тех. наук/Маслов BJC.—Барнаул, 1986.—135 с.

38. Покатаев, ЕЛ Основные закономерности образования остаточных напряжений в биметаллических и многослойных соединениях, полученных сваркой взрывом / Покатаев ЕЛ, Седых B.C., Гончаров АФУ/ Сварочное производство, 1981. -№4.- С. 10-12

39. Покатаев, Е. П. Остаточные- напряжения в соединениях, полученных сваркой взрывом / Е. П. Покатаев, Ю П. Трыков, А. А. Храпов // Сварочное производство. 1972. - №9 -С. 10-12

40. Биргер, И.А. Остаточные напряжения текст. / И. А Биргер. -М: «Машгиз», 1963 -217 с.

41. Покатаев, Е. П. Исследование остаточных, напряжений в сваренных взрывом композиционных соединениях текст.: дис. . канд. техн. наук / Е. П. Покатаев // Волгогр. политехи;ин-т. Волгоград, 1976.-207 с.

42. Покатаев, Е. П. Особенности образования остаточных напряжений при сварке взрывом / Е. П: Покатаев, Ю. П. Трыков // Сварочное производство. 1978. - № 3. -С 10-12.

43. Гордополов, Ю. А. К вопросу о волнообразовании при высокоскоростном соударении металлических тел / Ю А. Гордополов, А. Н Дремин; А. Н Михайлов И Физика горения и взрыва. 1977. -Т. 13, №2. - С. 288-291.

44. Канель, Г. И. Ударно волновые явления в конденсированных средах текст. / Г. И. Канель, С. В. Разоренов, А. В. Уткин, В. Е.Фортов.- М.: Янус-К, 1996. -408 с.

45. Гордополов, Ю. А. Экспериментальное определение зависимости длины волны от угла соударения в процессе сварки металлов взрывом / Ю. А. Гордополов, А Н. Дремин, А. Н. Михайлов // Физика горения и взрыва. 1976 -Т. 12, №4,-С. 601-605

46. Bahrani, A. S. The mechanics- of wave formation in explosive welding / AS. Bahrani, T. Black, B. Crossland // Proceeding of the Royal Society, Series A, Mathematical and Physical Sciences. 1967 -V 296, №1445.-P. 123-136

47. Дерибас, А. А. Физика упрочнения и сварки взрывом текст. / А. А. Дерибас.-Новосибирск: «Наука», 1980. -222 с.

48. Каракозов, Э. С. Сварка, металлов давлением / Э. С Каракозов. М>" : «Машиностроение», 1986. - 378 с.

49. Красулин, Ю. JL Взаимодействие металла с полупроводником, в твердой фазе ЛО Л. Красулин. -М: «Наука», 1971- 119 с.

50. Красулин, Ю. Л'. Дислокации как активные центры в топохимических реакциях ЯО. JI. Красулин // Теоретическая и экспериментальная химия. 1967. - Т. III, вып. 1. -С. 58-65

51. Красулин, Ю. JI. О механизме образования соединения разнородных материалов в твердом состоянии / Ю. Л. Красулин, М. X. Шоршоров // Физика и химия обработки материалов -1967- №1.- С. 89-97.

52. Рыкалин, Н. Н. Физические и химические проблемы соединения разнородных материалов / Н Н- Рыкалин, М X. Шоршоров, Ю. JI. Красулин // Изв. АН СССР. Неорганические материалы 1965. — Т 1, №1. - С. 29-36.

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

54. Дерибас, А.А. О поверхностных эффектах при косых соударениях металлических пластин / А.А. Дерибас, И;Д., Захаренко // Физика горения и взрыва. 1975. Т.П.-№1.- С. 151-153

55. Abrahamson, G. R. Permanent periodic surface deformations due to a traveling jet /G R Abrahamson//Journal of Applied Mechanics. 1961 -V. 28, №4 -P. 519-528.

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

57. Кудинов, В. M. Сварка взрывом в металлургии текст./ В.М. Кудинов, А .Я Коротеев. М.: Металлургия, 1978. - 168 с.

58. Седых, В. С. Сварка взрывом как разновидность процесса соединения металлов в твердой фазе / B.C. Седых // Сварка взрывом и свойства сварных соединений: межвуз сб.науч трудов ВолгПИ. Волгоград. 1974. -Вып. 1 - С 3-24

59. Кривенцов, А.Н; О механизме пластической деформации при сварке взрывом / А. Н. Кривенцов, В1. С. Седых, И. П. Краснокутская и др. // Физика и химия обработки материалов. -1969 -№6. -С 99-102

60. Захаренко, И.Д. Сварка металлов взрывом / И: Д. Захаренко. Мн.: Наука и техника, 1990.-205 с.

61. Гельман, A.C. Изучение некоторых вопросов очистки поверхностей в процессе сварки взрывом / A.C. Гельман, Л.Б. Первухин, Б.Д. Цемахович // Физика горения и взрыва 1974. №2 с.284-288

62. Cowan, G. R Flow configuration in colliding plates: explosive bonding / G. R Cowan, A H Holtzman// J. Apple. Phys. -1963. -v.34. №4. -ptl. -P. 928-9394

63. Замезян, О.Н. сварные соединения разнородных сталей текст. / ОН. Замезян.- М., 1968

64. Кудинов, В.М. Сварка взрывом в металлургии текст./ В.М. Кудинов, А Я. Коротеев. -М, 1978

65. Carpenter, S.H. Explosive Welding of Lead to Steel / S.H. Carpenter, H.E. Otto // Trans. Metalling. Soc. AIME, 1967.- Vol.239, №11P.l 866 -1867

66. Михайлов, A. H. К вопросу об измерении температуры в зоне соединения при сварке металлов взрывом / А. Н. Михайлов, А. Н. Дремин, В. П. Фетцов // Физика горения и взрыва, 1976.-Т. 12, №4.-С. 594-601

67. Седых, B.C. Расчёт энергетического баланса сварки взрывом / B.C. Седых, Л.П. Соннов

68. Физика и Химия обработки металлов, 1870, №2.- С.6 — 14

69. Ишуткин, С. Н. Исследование теплового воздействия ударно-сжатого газа на поверхность соударяющихся пластин / С. Н. Ишуткин, В. И. Кирко, В. А. Симонов // Физика горения и взрыва. 1980, №6 - С. 69-73.

70. Замышляев, Б.В. Динамические нагрузки при подводном взрыве / Б.В. Замышляев, Ю.С.Яковлев.- М., 1969

71. Михайлов, А.Н. К вопросу об измерении температуры в зоне соединения при сварке металлов взрывом / А.Н. Михайлов, А.Н. Дремин, В.П. Фетцов // Физика горения и взрыва. 1976. Т. 12,№4.С.594-601

72. U. Richter Ш Symposium Sprengbearbeitung Von Metallen / U. Richter // Marianske Lazne, 1976

73. Алексеев, Ю. JI. Формирование соединения при сварке взрывом / Ю. Л. Алексеев, Г. М. Смирнова // Физика и химия обработки металлов. 1994. -№4-5.-С. 126-130.

74. Алексеев, Ю. Л. Об условиях образования сварного соединения взрывом / Ю. Л. Алексеев, Г. М. Смирнова // Физика и химия обработки металлов. 1994. -№2.-С. 112-116.

75. ИШ. Модель. ЖЭТФ. 1957,32,714

76. Никулин, М.А. Излучательные свойства ударных волн в газах / М.А. Цикулин, Е.Г. Попов. -М.: Наука, 1977

77. Алексеев, Ю.Л. Влияние шероховатости поверхностей металлов на прочность соединения при сварке взрывом / Ю.ЛАлексеев // Физика и химия обработки материалов, 1997

78. Алексеев, Ю. Л. Структурные особенности сварного шва и их влияние на качество соединения металлов при сварке взрывом с малыми установочнымизазорами текст.: дис;канд. тех. наук / Ю. JL Алексеев. Черноголовка,1997г.

79. Биберман, JIM; Оптические свойства.горячего воздуха текст. / J1.M. Биберман- М.: Наука, 1970;-330 с

80. Яворский, Б.М. Справочник по физике текст./ Б.МЛворский, A.A. Детлаф.- М.: Наука, 1964.-626 с.

81. Дубнов, JI.B. Аммониты для сварочных работ /JE В. Дубнов и др //Физико-химические и взрывные процессы в машиностроении: тр. МВТУ-М., 1973.-№168.-С. 164-169;

82. Первухин, JE Б. Особенности детонации смеси аммиачной селитры с дизельным топливом в условиях сварки взрывом. / Л. Б. Первухин, Ю. А. Еордополов, Д; В. Олейников, К. К. Шведов //1 Международная кон-ференция НПМ, 2004. Сб. докладов. - С. 176- 178.

83. Сорокин, В.Г. Стали и сплавы / В .Г. Сорокин и др.// Марочник: Справа изд. науч. ред. В.Г. Сорокина, Еервасьева. М.: Интермет Инжиниринг, 2003. -608 с. ил.

84. Бердыченко, А. А. Теоретические основы сварки взрывом в среде защитных газов /А. А Бердыченко, JE Б Первухин // Сварка взрывом и свойства сварных соединений: межвуз сб. науч Трудов/ВолгГТУ.-Волгоград, 2002.-С. 134-151

85. Казак, Н. Н. Методики . металлографического исследования; сварных соединений полученных сваркой взрывом: методические указания Ч. 2 / Н. Н Казак. Волгоград изд. Волгоградского политех, ин-та, 1981. - 35 с

86. Золотаревский, В,С. Механические испытания и свойства металлов текст./ В. С Золотаревский М Металлургия, 1974 - 302 с

87. Виль, В.И. Сварка трением алюминия и его сплавов со сталями / В.И. Виль, Л.А. Штернин //Сварка разнородных металлов: сб. сталей Ленинградский дом научно-технической пропаганды.—Л.,1966. Т.З. - с.36-46.

88. Матвеев, A.C. Ультразвуковые приборы текст./ A.C. Матвеев,- ЦНИИТМАШ Москва 1958

89. Баум, А.Ф. Физика взрыва /А.Ф. Баум, ПЛОрленко, К.П. Станюкович и др.- М.: Наука, 1975.-704 с.

90. Бердыченко, A.A. О возможном возгорании выбрасываемых в зазор частиц при сварке титана взрывом / A.A. Бердыченко, Б.С. Злобин, Л.Б. Первухин, A.A. Штерцер // ФГВ 2003. - Т.39. - № 2. - С. 128-136.

91. Зельдович, Я.Б. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений текст./ Я.Б.Зельдович, Ю.П. Райзер. М., «Наука», 1966.

92. Прандтль, Л. Гидроаэромеханика текст./ Л. Прандтль. Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2000. - 576 с.

93. Аронин, Г.С. Практическая аэродинамика текст. / Г.С. Аронин.- Mi: Военизд., 1962. -384 с.

94. Петров, К.П. Аэродинамика элементов летательных аппаратов текст. / К.П. Петров.- М., 1985

95. Петров, К.П. Аэродинамика ракет текст./ К.П. Петров М., 1977

96. Лойцянский, Л.Г. Механика жидкости и газа текст./ Л.Г. Лойцянский.-М., 1987

97. Абрамович, Г.Н. Прикладная газовая динамика текст./ Г.Н. Абрамович.-М., 1991

98. Франк-Каменецкий, Д. А. Плазма-четвёртое состояние вещества текст./ Д. А. Франк-Каменецкий. М.: Атомиздат., 1975. - 159 с.

99. Хренок, К.Н. Электрическая сварочная дуга текст./ К.Н. Хренок.- Машгиз, 1949 г.

100. Первухин, Л.Б. Развитие технологии и, производства биметалла сваркой взрывом в России текст. / Л.Б. Первухин, О.Л. Первухина, Д.В. Рихтер // "Технология машиностроения" 2009.- №9 С.5-11.

101. А.с. 653840 СССР МКИ В23К 20/08 Способ плакирования металлов взрывом/ Верегенов Е.Г., Вольферц Г.А., Конон Ю.А. и др. (СССР). № 2547944/25-27;

102. УТВЕРЖДАЮ Зам. директора по производствуг. Красноармейск, М.о.1. Актн

103. Испытания проводились после термической обработки для снятия напряжений при температуре 620-650°С, выдержки' 1 час.