Первухина О.Л., Денисов И.В., Шишкин Т.А

ПОВЕДЕНИЕ ТИТАНА В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ В ПРОЦЕССЕ СВАРКИ ВЗРЫВОМ

ИСМАН, Черноголовка, Россия

[email protected]

Производство крупногабаритного биметалла сталь+титан методом сварки взрывом осуществляется на открытых площадках (полигонах), где температура воздуха зимой нередко опускается до –20оС. Производственные опыты показали, что при отрицательных температурах воздуха поведение титана в процессе сварки взрывом изменяется. На конечных зонах плакирования могут появляться вырывы, сколы, потяги. Известно, что титан не имеет порога хладноломкости, а при сварке взрывом аустенитных и ферритных сталей в этих же условиях подобные эффекты не наблюдаются. В связи с этим была поставлена задача: исследовать причины аномального поведения титана в условиях высокоскоростных деформаций и отри- цательных температур.

При соударении в режиме сварки взрывом в сварочном зазоре впереди точ- ки контакта образуется ударно-сжатый газ, создаются высокие температуры и дав- ление, происходят сложные физико-химические процессы, прямое наблюдение за которыми затруднено из-за наличия воздушной ударной волны и продуктов дето- нации. В этом случае основная роль в исследовании процессов, происходящих в сварочном зазоре, отводится косвенным методам. Методика настоящих исследова- ний предусматривала определение остаточных деформаций методом реперных ме- ток, наносимых на боковую поверхность основного листа и поверхность сваривае- мого листа титана. Были исследованы структура и свойства в зонах, прилегающих к местам обрывов титана.

Выявлено, что деформация удлинения плакирующего листа из титана начи- нается при температуре –5оС и наблюдается только на конечных участках сварки. При температуре –15оС удлинение достигает максимальных величины 40 мм. При увеличении температуры до +15 оС деформация плакирующего листа равна нулю. В структуре титана в зоне вырывов при минусовой температуре наблюдается большое количество двойников и полос адиабатического сдвига, переходящих в трещины, имеющих разную направленность и создающих пересечения в виде сетки из полос и трещин.

Установлено, что причиной разрушения титана в краевых зонах при отрица- тельных температурах в процессе сварки взрывом является наличие интенсивной пластической деформации удлинения и исчерпание титаном запаса пластичности.

Экспериментально показано, что зона интенсивной пластической деформа- ции в краевых зонах в титане соответствует результатам расчета протяженности зоны ударно-сжатого газа в сварочном зазоре (200–250 мм)

Исследования позволили предложить следующий механизм деформации и разрушения титана на конечных участках для параллельной схемы сварки взрывом. В сварочном зазоре впереди точки контакта движется поршень из ударно-сжатого газа нагретого до температур порядка 3000 оС и давления 5–7 МПа. При подходе к конечным участкам сварки в сварочном зазоре, вследствие резкого сброса газа в

атмосферу, изменяются условия формирования поршня. Это приводит к разруше- нию поршня, резкому спаду давления и температуры, что и обуславливает появле- ние дефектов в биметалле сталь+титан.

Дата добавления: 2017-01-14