Напряженно-деформированное состояние в зоне соединения при клинопрессовой сварке разнородных материалов

Проведено компьютерное моделирование процесса клинопрессовой сварки разнородных материалов на примере титанового сплава и нержавеющей стали через никелевую прослойку. Исходная модель внедряемой детали представляла собой цилиндр с вершиной в форме конуса, а модель ее ответной части — коническое глухое отверстие в цилиндре. Исходная модель прослойки никеля, расположенная между соединяемыми деталями, имела форму полого конуса толщиной 0,2 мм. Показаны различия между клинопрессовыми сварками с постоянной скоростью деформирования и при постоянном давлении. При сварке с постоянной скоростью деформирования происходит сильная локализация деформации, что повышает вероятность образования непроваров. В случае клинопрессовой сварки при постоянном давлении интенсивности деформаций и напряжений в прослойке распределены более равномерно и вероятность образования непроваров значительно меньше. Оптимальной из двух исследованных сборок для клинопрессовой сварки под постоянным давлением является сборка II с внедряемой деталью из титанового сплава, у которой угол при вершине конуса α = 90°.

Литература

[1] Zhou Y. Microjoining and Nanojoining. Woodhead Publishing Ltd., Cambridge, England, CRC Press, 2008. 832 p.

[2] Шоршоров М.Х. Металловедение сварки стали и сплавов титана. Москва, Наука, 1965. 336 с.

[3] Рябов В.Р., Рабкин Д.М., Курочкo Р.С., Стрижевская Л.Г. Сварка разнородных металлов и сплавов. Москва, Машиностроение, 1984. 239 с.

[4] Каракозов Э.С. Сварка металлов давлением. Москва, Машиностроение, 1986. 280 с.

[5] Mamalis A.G., Szalay A., Pantelis D.I., Pantazopoulos G., Kotsis I., Enisz M. Fabrication of multi-layered steel/superconductive ceramic (Y-Ba-K-Cu-O)/silver rods by explosive powder compaction and extrusion. Journal of Materials Processing Technology, 1996, vol. 57, pp. 155–163.

[6] Lorenz A., Bochenek E., Fischer R., Schneider R. A non-vacuum, room-temperature process for the application of solderable contacts to ceramic high-Tc superconductors. Journal of the Less-Common Metals, 1989, vol. 55, pp. 1912–1914.

[7] Валитова Э.В., Ахунова А.Х., Валитов В.А., Лутфуллин Р.Я., Дмитриев С.В., Мухаметрахимов М.Х. Моделирование процесса сварки давлением жаропрочного никелевого сплава с использованием ультрамелкозернистой прокладки. Письма о материалах, 2014, vol. 4(3), с. 190–194.

[8] Шоршоров М.Х., Колесниченко В.А., Алехин В.П. Клинопрессовая сварка давлением разнородных материалов. Москва, Металлургия, 1982. 112 с.

[9] Kundu S., Chatterjee S. Characterization of diffusion bonded joint between titanium and 304 stainless steel using a Ni interlayer. Materials Characterization, 2008, vol. 59, pp. 631–637.

[10] Kundu S., Chatterjee S. Structure and properties of diffusion bonded transition joints bet-ween commercially pure titanium and type 304 stainless steel using a nickel interlayer. Journal of Materials Science, 2007, vol. 42, pp. 7906–7912.

[11] Хазгалиев Р.Г., Мухаметрахимов М.Х., Мулюков Р.Р., Лутфуллин Р.Я. Твердофазное соединение титанового сплава с нержавеющей сталью через наноструктурированную прослойку из никелевого сплава. Перспективные материалы, 2011, № 12, c. 529–534.

[12] Thirunavukarasu G., Kundu S., Mishra B., Chatterjee S. Effect of Bonding Temperature on Interfacial Reaction and Mechanical Properties of Diffusion-Bonded Joint Between Ti-6Al-4V and 304 Stainless Steel Using Nickel as an Intermediate Material. Metallurgical and Materials Transactions A, 2014, vol. 45A, pp. 2067–2077.

[13] Khazgaliev R.G., Mukhametrahimov M.H., Imayev M.F., Shayakhmetov R.U., Mulyukov R.R. Special Features of Fracture of a Solid-State Titanium Alloy–Nickel–Stainless Steel Joint. Russian Physics Journal, 2015, vol. 58, is. 6, pp. 822–827.

[14] Хазгалиев Р.Г., Имаев М.Ф., Мулюков Р.Р. Исследование возможности упрочнения соединения титанового сплава с коррозионностойкой сталью, полученного диффузионной сваркой через промежуточную прослойку. Деформация и Разрушение Материалов, 2017, № 5, с. 18–24.

[15] Хазгалиев Р.Г., Имаев М.Ф., Мулюков Р.Р., Сафин Ф.Ф. Модифицирование поверхности прослойки никеля для делокализации деформации при сварке давлением образцов титанового сплава и нержавеющей стали. Письма о материалах, 2015, vol. 5(2), с. 133–137.