2 Вопрос

Процесс обработки давлением сопровождается изменением структуры и физико-механических свойств металлов и сплавов. Классификация методов обработки металлов давлением.

При обработке металлов давлением полуфабрикаты и изделия получают пластическим деформированием исходной заготовки без снятия стружки. Этот процесс отличается значительной экономичностью, высоким выходом годного и большой производительностью. Обработка давлением можно изготовить детали самых различных размеров (от миллиметра до нескольких метров) и формы.

Обработка металлов давлением обычно преследует две основные цели: получение изделий сложной формы из заготовок простой формы и улучшение кристаллической структуры исходного литого металла с повышением его физико-механических свойств. Давлением обрабатывают примерно 90% всей выплавляемой стали, а также большое количество цветных металлов и их сплавов.

К обработке металлов давлением относят прокатку, волочение, прессование, ковку, штамповку, и некоторые специальные процессы, например, отделочную и упрочняющую обработку пластическим деформированием и т.д. Методы обработки металлов давлением классифицируют по схемам технологического процесса.

При прессовании металл выдавливают из замкнутой полости через отверстие, получая пруток или трубу с профилем, соответствующим сечению отверстия инструмента. Исходный материал для прессования - слитки или отдельные заготовки. Существуют два метода прессования - прямой и обратный. При прямом прессовании движение пуансона пресса и истечение металла через отверстие матрицы происходят в одном направлении. При обратном прессовании заготовку закладывают в глухой контейнер, и она при прессовании остается неподвижной, а истечение материала из отверстия матрицы, которая крепится на конце полого пуансон, происходит в направлении, обратном движению пуансона с матрицей.

Обратное прессование по сравнению с прямым требует меньших усилий и прессостаток в этом случае меньше, однако меньшая деформация при обратном прессовании приводит к тому, что прессованный пруток сохраняет следы структуры литого металла. Основное преимущество прессованных изделий - точность их размеров. Кроме того, ассортимент изделий, получаемый прессованием, весьма разнообразен, и этим методом можно получить очень сложные профили.

3 Вопрос

25.2. Сварка взрывом

Взрывчатое вещество (ВВ) обычно укладывают равномерным слоем не­посредственно на деталь, иногда для некоторого смягчения удара между зарядом и деталью помещается прокладка из резины гаи пла­стика. Образование соединения происходит в результате соуда­рения верхней (метаемой) пластины с нижней. Ударной волной взрыва осу­ществляется и необходимая для сварки очистка от загрязнений свариваемых поверхностей.

Более подробно процесс сварки взрывом и некоторые его закономерно­сти можно представить следующим образом. После инициирования детона­тором взрыва заряда ВВ с огромной скоростью по нему распространяется плоская детонационная волна. Позади движущейся плоской детонационнойволны остаются продукты взрыва, давление при этом составляет 10—20 ГПа. За счет этого части верхней детали, расположенной в зоне действия продук­тов взрьюа, сообщается ускорение в направлении к неподвижной детали. Силовое воздействие на участки верхней пластины происходит последова­тельно по мере перемещения фронта детонации, и в любой промежуточный момент времени установившегося процесса сварки положение свариваемых деталей будет таким, как показано. Та часть верхней пласти­ны, где детонация ВВ еще не произошла, находится в исходном положе­нии параллельно нижней, а где прошел фронт детонации, пластины будут уже сварены (участок между точками А и В). В итоге верхняя пластина получит в процессе сварки двойной изгиб, причем точка В непрерывно и с большой скоростью переместится вправо. При параллельном положе­нии пластин до сварки скорость перемещения точки В (v_c) равна скоро­сти детонации ( v_a).

При соударении свариваемых пластин в металле возникает упругая ударная волна, а затем, если давление достаточно и превышает некоторое критическое значение, — пластическая. Под влиянием последней увеличива­ется число дислокаций и, следовательно, число активных центров, что стиму­лирует процесс взаимодействия между свариваемыми поверхностями. Именно дислокационный механизм взаимодействия наиболее часто встречается при объ­яснении сущности образования соединения при сварке взрывом.Удаление оксидов происходит под воздействием кумулятивной (направ­ленной) воздушной струи, которая образуется при сближении с огромной скоростью свариваемых деталей. Скорость самой струи достигает 6000— 7000 м/с, поэтому она оказывает большое давление на металл.

Как показывает практика, поверхность лучше очищается при сварке де­талей, предварительно наклоненных на некоторый угол а.

Обычно детали располагают друг относительно друга под углом а = 2—15° и с первоначальным зазором А₀ = 2—3 мм. Однако возможна сварка взрывом деталей и без зазора. В таком случае детали свариваются, оче­видно, вследствие некоторого относительного сдвига, а также зазора, кото­рый образуется под неизбежной деформацией нижней пластины и основа­ния, на котором она находится.

За счет энергии взрыва сварка может происходить практически по неогра­ниченной поверхности. Таким образом получают биметаллические материалы.

С помощью сварки взрывом сваривают детали и более сложной формы (например, заготовки биметаллических переходников для бесфланцевого соединения трубопроводов из разнородных металлов), различные теплооб­менники, в массивные плиты которых приходится вваривать большое число тонкостенных трубок, облицовывают цилиндрические детали. Сварка плав­лением из-за существенной разницы толщин свариваемых деталей достаточ­но трудна, поэтому сварка взрывом для подобных конструкций является од­ной из наиболее рациональных. Кроме того, эта сварка применяется для не­которых композиционных материалов.

В последнее время сварка взрывом (так же, как и холодная) применяется в сочетании со штамповкой. При штамповке взрывом многослойных деталей в ряде случаев осуществляют одновременно и сварку по поверхности их контакта.

Магнитоимпульсная сварка

Магнитоимпульсная сварка — это высокопроизводительный процесс, обеспечивающий хорошее качество сварного соединения, в том числе герме­тичность, вибро- и термостойкость. Кроме сварки деталей из одинаковых металлов возможна сварка разнородных материалов, таких, как алюминий— медь, алюминий—коррозионностойкая сталь, цирконий—коррозионностой- кая сталь. Кроме того, магнитоимпульсная сварка (по сравнению со сваркой взрывом) проще с точки зрения соблюдения техники безопасности.