Влияние величины начального угла между поверхностями на качество соединений при сварке высокоскоростным ударом с использованием электровзрыва проводника
На примере сварки высокоскоростным ударом (ВСУ) разнородных металлов «сталь 20 + медь М1» показано влияние начального угла α₀ между свариваемыми поверхностями на качество полученных соединений. Установлено, что в зависимости от величины α₀ изменяются как форма линии соединения, так и размеры волнооб...
Gespeichert in:
| Datum: | 2011 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2011
|
| Schriftenreihe: | Физика и техника высоких давлений |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69440 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Влияние величины начального угла между поверхностями на качество соединений при сварке высокоскоростным ударом с использованием электровзрыва проводника / А.И. Вовченко, Л.Ю. Демиденко, Н.А. Онацкая // Физика и техника высоких давлений. — 2011. — Т. 21, № 2. — С. 119-126. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-69440 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-694402014-10-14T03:01:43Z Влияние величины начального угла между поверхностями на качество соединений при сварке высокоскоростным ударом с использованием электровзрыва проводника Вовченко, А.И. Демиденко, Л.Ю. Онацкая, Н.А. На примере сварки высокоскоростным ударом (ВСУ) разнородных металлов «сталь 20 + медь М1» показано влияние начального угла α₀ между свариваемыми поверхностями на качество полученных соединений. Установлено, что в зависимости от величины α₀ изменяются как форма линии соединения, так и размеры волнообразования. Показано, что при сварке ВСУ, обусловленным электрическим взрывом проводника при энергии W = 12.5 kJ, в диапазоне изменения α₀ от 6 до 12° обеспечивается образование сварного соединения без несплошностей вдоль всей линии соединения. Установлено, что только при оптимальном значении угла α₀ = 9° практически вся линия соединения имеет характерное волнообразование, которое увеличивает поверхность соприкосновения и этим обеспечивает дополнительное механическое сцепление соединяемых металлов. На прикладі зварювання високошвидкісним ударом різнорідних металів «сталь 20 + мідь М1» показано вплив початкового кута α₀ між зварюваними поверхнями на якість отриманих з’єднань. Встановлено, що залежно від величини α₀ змінюється як форма лінії з’єднання, так і розміри хвилеутворення. Показано, що під час зварювання високошвидкісним ударом, обумовленим електричним вибухом провідника при енергії W = 12.5 kJ, в діапазоні змін від 6 до 12° забезпечується утворення зварного з’єднання без несуцільностей уздовж всієї лінії з’єднання. Проте тільки при α₀ = 9° практично вся лінія з‘єднання має характерне хвилеутворення, яке збільшує поверхню зіткнення і цим забезпечує додаткове механічне зчеплення металів, що сполучаються. By an example of welding by high-speed impact of heterogeneous metals «steel 20 + copper М1», the effect of the initial angle α₀ between the welded surfaces on the quality of the gained joints is shown. It is determined that depending on the magnitude α₀, both the shape of the joint line and wave formation dimensions are changed. It is demonstrated that at welding by the high-speed impact caused by an electrical explosion of a conductor at power W = 12.5 kJ within the range of α₀ from 6 to 12°, the formation of a weld joint is ensured without discontinuities along the whole joint line. However, only at α₀ = 9°, almost the whole joint line has characteristic wave formation which increments the interface and thus provides additional mechanical adhesion of the joinable metals. 2011 Article Влияние величины начального угла между поверхностями на качество соединений при сварке высокоскоростным ударом с использованием электровзрыва проводника / А.И. Вовченко, Л.Ю. Демиденко, Н.А. Онацкая // Физика и техника высоких давлений. — 2011. — Т. 21, № 2. — С. 119-126. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 61.72.Lk, 81.40.–z http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69440 ru Физика и техника высоких давлений Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
На примере сварки высокоскоростным ударом (ВСУ) разнородных металлов «сталь 20 + медь М1» показано влияние начального угла α₀ между свариваемыми поверхностями на качество полученных соединений. Установлено, что в зависимости от величины α₀ изменяются как форма линии соединения, так и размеры волнообразования. Показано, что при сварке ВСУ, обусловленным электрическим взрывом проводника при энергии W = 12.5 kJ, в диапазоне изменения α₀ от 6 до 12° обеспечивается образование сварного соединения без несплошностей вдоль всей линии соединения. Установлено, что только при оптимальном значении угла α₀ = 9° практически вся линия соединения имеет характерное волнообразование, которое увеличивает поверхность соприкосновения и этим обеспечивает дополнительное механическое сцепление соединяемых металлов. |
| format |
Article |
| author |
Вовченко, А.И. Демиденко, Л.Ю. Онацкая, Н.А. |
| spellingShingle |
Вовченко, А.И. Демиденко, Л.Ю. Онацкая, Н.А. Влияние величины начального угла между поверхностями на качество соединений при сварке высокоскоростным ударом с использованием электровзрыва проводника Физика и техника высоких давлений |
| author_facet |
Вовченко, А.И. Демиденко, Л.Ю. Онацкая, Н.А. |
| author_sort |
Вовченко, А.И. |
| title |
Влияние величины начального угла между поверхностями на качество соединений при сварке высокоскоростным ударом с использованием электровзрыва проводника |
| title_short |
Влияние величины начального угла между поверхностями на качество соединений при сварке высокоскоростным ударом с использованием электровзрыва проводника |
| title_full |
Влияние величины начального угла между поверхностями на качество соединений при сварке высокоскоростным ударом с использованием электровзрыва проводника |
| title_fullStr |
Влияние величины начального угла между поверхностями на качество соединений при сварке высокоскоростным ударом с использованием электровзрыва проводника |
| title_full_unstemmed |
Влияние величины начального угла между поверхностями на качество соединений при сварке высокоскоростным ударом с использованием электровзрыва проводника |
| title_sort |
влияние величины начального угла между поверхностями на качество соединений при сварке высокоскоростным ударом с использованием электровзрыва проводника |
| publisher |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| publishDate |
2011 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69440 |
| citation_txt |
Влияние величины начального угла между поверхностями на качество соединений при сварке высокоскоростным ударом с использованием электровзрыва проводника / А.И. Вовченко, Л.Ю. Демиденко, Н.А. Онацкая // Физика и техника высоких давлений. — 2011. — Т. 21, № 2. — С. 119-126. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| series |
Физика и техника высоких давлений |
| work_keys_str_mv |
AT vovčenkoai vliânieveličinynačalʹnogouglameždupoverhnostâminakačestvosoedinenijprisvarkevysokoskorostnymudaromsispolʹzovaniemélektrovzryvaprovodnika AT demidenkolû vliânieveličinynačalʹnogouglameždupoverhnostâminakačestvosoedinenijprisvarkevysokoskorostnymudaromsispolʹzovaniemélektrovzryvaprovodnika AT onackaâna vliânieveličinynačalʹnogouglameždupoverhnostâminakačestvosoedinenijprisvarkevysokoskorostnymudaromsispolʹzovaniemélektrovzryvaprovodnika |
| first_indexed |
2025-07-05T19:01:00Z |
| last_indexed |
2025-07-05T19:01:00Z |
| _version_ |
1836834683305852928 |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 2
© А.И. Вовченко, Л.Ю. Демиденко, Н.А. Онацкая, 2011
PACS: 61.72.Lk, 81.40.–z
А.И. Вовченко, Л.Ю. Демиденко, Н.А. Онацкая
ВЛИЯНИЕ ВЕЛИЧИНЫ НАЧАЛЬНОГО УГЛА МЕЖДУ
ПОВЕРХНОСТЯМИ НА КАЧЕСТВО СОЕДИНЕНИЙ ПРИ СВАРКЕ
ВЫСОКОСКОРОСТНЫМ УДАРОМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ЭЛЕКТРОВЗРЫВА ПРОВОДНИКА
Институт импульсных процессов и технологий НАН Украины
пр. Октябрьский, 43а, г. Николаев, 54018, Украина
E-mail: dpte@iipt.com.ua
На примере сварки высокоскоростным ударом (ВСУ) разнородных металлов
«сталь 20 + медь М1» показано влияние начального угла α0 между свариваемыми
поверхностями на качество полученных соединений. Установлено, что в зависимо-
сти от величины α0 изменяются как форма линии соединения, так и размеры
волнообразования. Показано, что при сварке ВСУ, обусловленным электрическим
взрывом проводника при энергии W = 12.5 kJ, в диапазоне изменения α0 от 6 до 12°
обеспечивается образование сварного соединения без несплошностей вдоль всей
линии соединения. Установлено, что только при оптимальном значении угла α0 = 9°
практически вся линия соединения имеет характерное волнообразование, которое
увеличивает поверхность соприкосновения и этим обеспечивает дополнительное
механическое сцепление соединяемых металлов.
Ключевые слова: разнородные металлы, начальный угол между свариваемыми
поверхностями, высокоскоростной удар, электрический взрыв проводника, линия
соединения, волнообразование, несплошности
В современном промышленном производстве для изготовления сварных
изделий характерно применение разнородных по своим свойствам металлов
и сплавов [1]. Использование разнородных металлов в одном изделии по-
зволяет повысить его эксплуатационные качества и уменьшить вес, снизить
расход дорогих и дефицитных материалов.
Поэтому одной из проблем сварочного производства является разработка
новых эффективных, экологически чистых и малоэнергоемких технологиче-
ских процессов получения качественного соединения разнородных метал-
лов. Особое место среди них занимают способы сварки при ВСУ.
Важной особенностью, характеризующей сварку при ВСУ, является раз-
витие высоких давлений в зоне контакта свариваемых поверхностей, приво-
дящих к локальной пластической деформации металлов практически без из-
Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 2
120
менения их первоначальной толщины, а также получение соединений обыч-
но без последующих дополнительных операций удаления грата и зачистки.
Для осуществления сварки ВСУ используют разнообразные виды энергии –
взрывчатого вещества (ВВ), магнитно-импульсной и электрического взрыва
проводника (ЭВП).
В настоящее время наиболее распространена и изучена сварка ВСУ с по-
мощью первых двух видов энергии [2,3]. Сварка ВВ обеспечивает достаточ-
но высокое качество соединений, однако ее применение в настоящее время
сопряжено со сложностью хранения и перевозки ВВ. Важным фактором, ус-
ложняющим их использование, является угроза терроризма.
Магнитно-импульсная сварка – высопроизводительный процесс, обес-
печивающий хорошее качество сварного соединения. Рациональной обла-
стью ее применения является получение биметаллических неразъемных
соединений тонкостенных оболочек с неподвижной цилиндрической мат-
рицей, а также разнородных труб различных диаметров и толщины стенки
[4]. Однако и она не лишена недостатков, основной из которых – низкая
стойкость индуктора.
Поэтому научно-прикладные исследования по разработке способов свар-
ки разнородных металлов ВСУ с использованием ЭВП, способных расши-
рить область применения этих металлов, являются весьма актуальными и
востребованными.
В промышленности нашел применение способ электрогидроимпульсной
сварки труб в трубных решетках теплообменных аппаратов [5]. Схема такой
сварки характеризуется тем, что в отверстия трубной решетки вводится ко-
нусная разделка (рис. 1). Рабочим инструментом является электровзрывной
патрон, в котором происходит непосредственное преобразование электриче-
ской энергии высоковольтного разряда в механическую энергию импульса
сжатия, воздействующего на внутрен-
нюю поверхность трубы и осуществ-
ляющего ее деформирование. При
электрогидроимпульсной сварке осе-
симметричных деталей используется
волна давления в радиальном направ-
лении, при этом механический коэф-
фициент полезного действия состав-
ляет от 30 до 45% [5].
Считается наиболее рациональным
применение дешевых разовых элек-
тровзрывных патронов, изготовлен-
ных из полиэтилена и разрушающих-
ся при электрическом взрыве провод-
ника. От формы и геометрических
размеров взрывающегося проводника
Рис. 1. Схема электрогидроимпульсной
сварки труб с трубными решетками: 1 –
электровзрывной патрон разового
действия, 2 – трубная решетка, 3 –
труба, lr – глубина конической разделки,
ls – толщина трубной решетки
Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 2
121
в значительной степени зависит эффективность преобразования запасенной
в конденсаторной батарее электрической энергии в энергию деформирова-
ния трубы и трубной решетки в процессе электрогидроимпульсной сварки.
Изменяя только диаметр проводника, можно варьировать форму импульса
давления в широких пределах. Энергии ударной волны и парогазовой по-
лости можно перераспределять. Согласно данным [6] при электровзрыве
проводника в энергию ударной волны переходит 62.8% общей энергии, в
энергию парогазовой полости – 31%, а тепловое излучение составляет 6.2%
от энергии, выделенной в канале разряда. Следует отметить, что характери-
стики взрыва проводника достаточно стабильны (разброс не более 5%, чаще
всего – менее 3%) [7].
Приведенные сведения об электрическом взрыве проводника позволяют
констатировать, что ЭВП является эффективным преобразователем электри-
ческой энергии в механическую. Возникающие при этом высокие импульс-
ные давления изменяются в широком диапазоне. Вместе с тем этот процесс
легко регулируется, характеризуется стабильностью воспроизведения режи-
мов, может быть легко автоматизирован (существует возможность точной
дозировки передаваемой энергии), является экологически чистым и доста-
точно экономичным.
Из вышесказанного следует, что использование ЭВП благодаря высокой
степени управляемости процессом электроимпульсного воздействия позво-
ляет создавать необходимые условия для сварки ВСУ деталей из разнород-
ных металлов. При этом для осуществления сварки плоских деталей более
предпочтительным является использование давления в осевом направлении
(в отличие от электрогидроимпульс-
ной сварки осесимметричных дета-
лей). Для создания этих условий
взрыв патрона осуществляли в тол-
стостенной втулке с двумя отвер-
стиями по торцам внешним диамет-
ром 60 mm и внутренним – 20 mm
(рис. 2). Внутри втулки располагался
электровзрывной патрон разового
действия с диаметром рабочей части
(гильзы) 19.5 mm. В качестве взры-
вающегося проводника использовали
алюминиевую проволочку с унифи-
цированным диаметром 0.8 mm,
применяемую для электрогидроим-
пульсной запрессовки и сварки труб
в трубных решетках теплообменных
аппаратов на установках с запасае-
мой энергией до 20 kJ [5]. С целью
Рис. 2. Приспособление для сварки ВСУ:
1 – диэлектрическая плита, 2 – рама для
крепления свариваемых образцов, 3 –
поворотная рама, 4 – электровзрывной
патрон, 5 – высоковольтный электрод, 6 –
втулка, 7, 8 – соответственно метаемый
и неподвижный образцы, 9 – угломер-
ная линейка, 10 – груз
Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 2
122
повышения эффективности энерговыделения в патроне [7] для сварки ме-
таллов ВСУ применяли взрывающуюся проволочку в форме спирали. Ме-
таемый образец в виде медной пластины диаметром 20 mm и толщиной
2 mm располагали на торцевой части втулки. Предполагая, что импульсное
нагружение передается одновременно всей метаемой пластине, для обеспе-
чения последовательного перемещения зоны контакта при сварке ВСУ сва-
риваемые детали располагали под начальным углом α0 друг к другу (рис. 2).
В качестве неподвижного образца служила прямоугольная пластина из стали
20 размером 25 × 25 × 6 mm.
Цель настоящей работы – исследование влияния величины начального
угла между свариваемыми поверхностями из разнородных металлов на ка-
чество соединения, полученного при сварке ВСУ, обусловленным электри-
ческим взрывом проводника.
Сварку ВСУ∗ с применением ЭВП осуществляли в приспособлении,
представляющем собой рамную конструкцию 2, расположенную на диэлек-
трической плите 1 (рис. 2). На поворотной раме 3 размещали неподвижную
пластину 8 с грузом 10. Приспособление позволяло обеспечить изменение
величины начального угла α0 между свариваемыми пластинами в интервале
от 0 до 15° с шагом 3°. При этом величина начального зазора h0 не изменя-
лась и была равна 4 mm, а энергия разряда также была постоянной и равня-
лась 12.5 kJ. Контактные поверхности образцов перед сваркой обезжиривали
этиловым спиртом.
Качество полученных сварных соединений оценивали с помощью метал-
лографических исследований, которые проводили на темплетах с целью вы-
явления дефектов в сварном соединении. Темплеты получали путем разрез-
ки сварных соединений пополам вдоль движения точки контакта сваривае-
мых поверхностей.
Качество сварных соединений оценивали по состоянию границы вдоль
линии соединения с помощью металлографического микроскопа «Микро-
тех» модели ММО-1600 при 400-кратном увеличении. За критерий качества
(100%) принимали отсутствие несплошностей в зоне соединения. В случае
наличия несплошностей ξ в этой зоне проводили измерения их размеров с
помощью микронной шкалы окуляра микроскопа. По результатам измере-
ний определяли долю ϕ (в процентном выражении) несплошностей по линии
соединения, полученные результаты представляли в виде гистограмм рас-
пределения.
В результате проведенных исследований установлено, что при α0 = 0°
в зоне контакта сварное соединение не образуется – более 97% всей ли-
нии контакта представляют собой несплошности ξ = 1.5–18 μm (рис. 3,а
и 4,а).
∗Эксперименты по сварке ВСУ проведены В.Д. Половинко.
Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 2
123
а б в
г д е
Рис. 3. Характерные участки зоны сварного соединения, полученные при началь-
ных углах α0, deg: а – 0, б – 3, в – 6, г – 9, д – 12, е –15; (×400)
а б в
Рис. 4. Гистограммы распределения несплошностей в зависимости от начального
угла α0 между свариваемыми поверхностями, deg: а – 0, б – 3, в – 15
Увеличение α0 до 3° приводит к образованию сварного соединения отно-
сительной протяженностью 68.4% от исследуемой линии контакта (31.6%
занимают несплошности) (рис. 3,б и 4,б). Оценка полученного сварного со-
единения свидетельствует, что ~ 40.5% его длины занимает прямолинейный
участок, а остальная его часть приходится на участок с волнообразованием.
Зафиксированные в зоне контакта несплошности ξ изменялись от 0.9 до 3.0 μm.
Дальнейшее увеличение угла α0 приводит к образованию сварного со-
единения без несплошностей в зоне контакта:
Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 2
124
– при α0 = 6° соединение представляет собой в основном участки с вол-
нообразованием с длинами волн λ от 4 до 10 μm (~ 74.7%), а остальная часть
линии соединения – прямолинейная (рис. 3,в);
– при α0 = 9° линия соединения имеет в основном волнообразный харак-
тер с λ до 80 μm, а прямолинейный участок уменьшается до ~ 0.8% от ее
длины (рис. 3,г);
– при α0 = 12° протяженность прямолинейного участка составляет ~ 43.7%
всей длины линии соединения, остальной участок имеет характерное волно-
образование с λ = 14–26 μm (рис. 3,д).
Увеличение угла α0 до 15° приводит к образованию сварного соединения
в зоне контакта лишь на участке протяженностью ∼ 57.7% всей линии со-
единения. Протяженность прямолинейного участка уменьшается по сравне-
нию с предыдущим случаем и составляет 37.6% от его длины, волнообразо-
вание представлено волной длиной λ = 18–25 μm и занимает ~ 20% линии
сварного соединения (рис. 3,е). Зафиксированные в зоне контакта несплош-
ности ξ изменялись по величине от 3 до 18 μm и составляли 42.3% иссле-
дуемой линии соединения (рис. 4,в).
Представленные экспериментальные результаты свидетельствуют о том,
что качество сварного соединения зависит от величины начального угла ме-
жду свариваемыми поверхностями. Причем при варьировании величины α0
изменяются как форма линии соединения, так и параметры волнообразова-
ния. Если при небольшом угле α волна близка к синусоиде с симметрично
расположенными вихревыми зонами (рис. 3,в), то с его увеличением гребни
волн деформируются в направлении движения фронта контакта (рис. 3,г), а
картина вихревых зон становится асимметричной. При больших углах α
волны принимают правильную синусоидальную форму без каких-либо за-
вихрений (рис. 3,д), а затем и вовсе исчезают (рис. 3,е). Изменение формы
линии соединения, а также размеров образующихся волн обусловлено тем,
что варьирование начального угла при прочих равных условиях приводит к
изменению фактического зазора h0x по длине диаметра согласно выражению
0 0 0tgx xh h l= + α ,
где lx – расстояние от вершины угла α0 до рассматриваемого сечения, mm.
При этом изменяется скорость соударения по длине диаметра метаемой пла-
стины, которая зависит от времени разгона каждого участка, определяемого
величиной фактического зазора h0x.
На основании результатов экспериментальных исследований была найде-
на зависимость качества сварных соединений, полученных ВСУ, обуслов-
ленным электровзрывом проводника, от величины начального угла между
ними. Визуальный анализ зависимости показывает, что такая сварка при
α0 = 6–12° обеспечивает получение сварного соединения без несплошностей в
зоне контакта. Однако наилучшее качество сварки наблюдается при α0 = 9°,
поскольку в этом случае практически вся линия соединения имеет характер-
Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 2
125
ное волнообразование, которое увеличивает поверхность соприкосновения и
этим обеспечивает дополнительное механическое сцепление соединяемых
металлов.
Выводы
1. На примере сварки ВСУ разнородных металлов «сталь 20 + медь М1»
показано влияние величины начального угла α0 между свариваемыми по-
верхностями на качество полученных соединений.
2. Установлено, что при сварке ВСУ, обусловленным электрическим
взрывом проводника, при энергии W = 12.5 kJ в диапазоне изменения вели-
чины α0 от 6 до 12° обеспечивается образование сварного соединения без
несплошностей вдоль всей линии соединения.
3. Показано, что в зависимости от величины угла α0 изменяются как
форма линии соединения, так и размеры волнообразования.
4. Обнаружено, что при α0 = 9° практически вся линия соединения имеет
характерное волнообразование, которое увеличивает поверхность соприкос-
новения и этим обеспечивает дополнительное механическое сцепление со-
единяемых металлов.
1. К.Е. Чарухина, С.А. Голованенко, В.А. Мастеров, Н.Ф. Казаков, Биметалличе-
ские соединения, Металлургия, Москва (1972).
2. А.А. Дерибас, Физика упрочнения и сварки взрывом, Наука, Новосибирск (1972).
3. А.А. Дудин, Магнитно-импульсная сварка металлов, Энергия, Москва (1979).
4. К.К. Хренов, В.А. Чудаков, Сварочное производство № 9, 13 (1978).
5. Б.Я. Мазуровский, Электрогидроимпульсная запрессовка труб в трубных ре-
шетках теплообменных аппаратов, Наукова думка, Киев (1980).
6. В.А. Коротков, Ю.Е. Шарин, Изв. АН БССР. Сер. физ.-энерг. наук № 2, 102 (1968).
7. Ж.Н. Ищенко, Деформирование и запрессовка труб электровзрывом, Атолл,
Николаев (2003).
О.І. Вовченко, Л.Ю. Демиденко, Н.О. Онацька
ВПЛИВ ВЕЛИЧИНИ ПОЧАТКОВОГО КУТА МІЖ ПОВЕРХНЯМИ НА
ЯКІСТЬ З‘ЄДНАНЬ ПРИ ЗВАРЮВАННІ ВИСОКОШВИДКІСНИМ
ЗІТКНЕННЯМ З ВИКОРИСТАННЯМ ЕЛЕКТРОВИБУХУ ПРОВІДНИКА
На прикладі зварювання високошвидкісним ударом різнорідних металів «сталь 20 +
+ мідь М1» показано вплив початкового кута α0 між зварюваними поверхнями на
якість отриманих з’єднань. Встановлено, що залежно від величини α0 змінюється
як форма лінії з’єднання, так і розміри хвилеутворення. Показано, що під час зва-
рювання високошвидкісним ударом, обумовленим електричним вибухом провід-
ника при енергії W = 12.5 kJ, в діапазоні змін від 6 до 12° забезпечується утворення
зварного з’єднання без несуцільностей уздовж всієї лінії з’єднання. Проте тільки
Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 2
126
при α0 = 9° практично вся лінія з‘єднання має характерне хвилеутворення, яке
збільшує поверхню зіткнення і цим забезпечує додаткове механічне зчеплення ме-
талів, що сполучаються.
Ключові слова: різнорідні метали, початковий кут між зварюваними поверхнями,
високошвидкісний удар, електричний вибух провідника, лінія з‘єднання, хвилеу-
творення, несуцільності
А.I. Vovchenko, L.Yu. Demidenko, N.A. Onatskaya
INFLUENCE OF THE INITIAL CORNER MAGNITUDE BETWEEN
THE SURFACES ON THE QUALITY OF JOINTS AT WELDING
BY HIGH-SPEED IMPACT WITH USE OF CONDUCTOR
ELECTROEXPLOSION
By an example of welding by high-speed impact of heterogeneous metals «steel 20 +
copper М1», the effect of the initial angle α0 between the welded surfaces on the quality
of the gained joints is shown. It is determined that depending on the magnitude α0, both
the shape of the joint line and wave formation dimensions are changed. It is demonstrated
that at welding by the high-speed impact caused by an electrical explosion of a conductor
at power W = 12.5 kJ within the range of α0 from 6 to 12°, the formation of a weld joint is
ensured without discontinuities along the whole joint line. However, only at α0 = 9°, al-
most the whole joint line has characteristic wave formation which increments the inter-
face and thus provides additional mechanical adhesion of the joinable metals.
Keywords: heterogeneous metals, initial angle between welded surfaces, high-speed im-
pact, electrical explosion of a conductor, joint line, wave formation, discontinuities
Fig. 1. Scheme of EH welding of pipes with pipe grids: 1 – electroexplosive patron of
single action, 2 – pipe grid, 3 – pipe, lr – depth of a conical cutting, ls – thickness of a pipe
grid
Fig. 2. Assembly for welding by high-speed impact: 1 – dielectric plate, 2 – frame for
fastening of weldable samples, 3 – rotating frame, 4 – electroexplosive patron, 5 – high-
voltage electrode, 6 – bush, 7, 8 – flyer and immobile sample, respectively, 9 – goni-
ometric liner, 10 – load
Fig. 3. Characteristic sections of a welded joint domain gained at the initial angles α0,
deg: а – 0, б – 3, в – 6, г – 9, д – 12, е –15; (×400)
Fig. 4. Bar graphs of discontinuity distribution depending on the initial angle α0 between
the welded surfaces, grad: а – 0, б – 3, в – 15
|