Разработка технологических основ и промышленное освоение процессов плакирования и упрочнения металлов взрывом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.05, доктор технических наук Дидык, Ростислав Петрович

• Дидык, Ростислав Петрович
• доктор технических наук
• 1979

Оглавление диссертации доктор технических наук Дидык, Ростислав Петрович

Т. ВВЕДЕНИЕ

2. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ ТО

2.Т. Уровень промышленного освоения производства биметаллических труб сваркой взрывом.

2.2. Сортамент биметаллических труб, сваренных взрывом

2.3. Условия и параметры, определяющие процесс сварки взрывом

В ы в о д ы

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ О СЕСИММЕТРИЧНЫХ ДВИЖЕНИЙ

ТРУБ ПРИ ДЕФОРМАЦИИ ВЗРЫВОМ

3.Т. Область теоретических исследований деформации труб взрывом

3.2. Динамическая деформация цилиндрической оболочки под действием взрыва -.■■>

3.3. Методы расчета осесимметричных движений стенки трубы при деформировании взрывом с учетом осевого разлета продуктов детонации

3.4. Численный метод расчета параметров движения трубы при ее схождении к центру под действием продуктов детонации

3.5. Динамическое поле напряжений при импульсивном нагружении цилиндрических оболочек

В ы в о д ы

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ОСЕСИММЕТ-РИЧНЫХ ДВИЖЕНИЙ ТРУБЫ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ВЗРЫВА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ.

4.Т. Метод магнитной индукции для определения радиальной скорости движения трубы при деформации взрывом

4.2. Сверхскоростная съемка процессов движения труб под действием взрыва . III

4.3. Экспериментальные исследования деформации труб в различных условиях развития взрыва

4.4. Сопоставление результатов экспериментов с теоре тическими расчетами

Б ы в о д ы

5. ТЕХНОЛОГИЯ ПГОИЗВОДСТВА БШЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ

СВАРКОЙ ВЗРЫВОМ.

5.1. Внутреннее плакирование труб взрывом

5.2. Исследование параметров детонации ВВ, используемых для сварки взрывом.

В ы в о д ы

6. МЕХАНИЧЕСКИЕ И МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ, ПОЛУЧЕННЫХ ВЗРЫВОМ.

6.Т. Исследование прочности биметаллической заготовки.

6.2. Исследование зоны соединения биметаллических труб на примере: XI8HI0T + МЗС после взрыва

6.3. Влияние термической обработки на структуру и механические свойства биметаллических труб

6.4. Связь между параметрами волнообразования и прочностью в линии сцепления биметалла

В ы в о д ы.

7. УПРОЧНЕНИЕ МЕТАЛЛОВ ВЗРЫВОМ

7.1. Оценка начальных параметров на границе раздела ВВ - металл "

7.2. Взаимодействие ударных волн с металлом

7.3. Определение давления на границе раздела " ВВ-металл" при различных положениях фронта детонации.

7.4. Исследование двухслойных зарядов ВВ, используемых при упрочнении

7.5. Возможный механизм действия двухслойного заряда

ВВ при взрывном упрочнении металла.

В ы в о д ы

8. ТЕХНОЛОГИЯ ВЗРЫВНОГО УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО

И ГОРНОТРАНСПОРТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

8.1. Область применения взрывного упрочнения

8.2. Условия работы некоторых узлов станов ШГ и упрочнение их взрывом

8.3. Технология взрывного упрочнения шарниров тяговой цепи экскаватора Д-1500 и ДС

8.4. Экспериментально-промышленные исследования пальцев ковшовой цепи, упрочненных взрывом, на трение и износ

8.5. Взрывная технология упрочнения сит грохотов и испытание их на износостойкость

Вы в о д ы

9. ВЛИЯНИЕ УДАРНЫХ ВОЛН НА МЕХАНИЧЕСКИЕ, ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В МЕТАЛЛАХ, УПРОЧНЕННЫХ ВЗРЫВОМ

9.1. Особенности структурных изменений СТ.ЭИ-256, вызванные действием взрыва

9.2. Структурные изменения ст.55ХФА, вызванные взрывом.

9.3. Влияние ударных волн на циклическую выносливость сталей

В ы в о д ы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологических основ и промышленное освоение процессов плакирования и упрочнения металлов взрывом»

В " Основных направлениях развития народного хозяйства СССР на 1976-1980 гг.", принятых ХХУ съездом КПСС, отмечено, что одной из важнейших задач является: " . создание и освоение новых экономичных материалов, особо чистых, развитие и внедрение в производство новейших методов упрочнения, расширение выпускаемого сортамента материалов.". Без этих материалов немыслимо дальнейшее развитие машиностроения, судостроения, авиации, атомной энергетики, космической техники. Кроме количест -венного роста выпускаемой продукции необходимы и качественные изменения. Одной из эффективных мер в создании новых материалов, обладающих заданными свойствами, является применение в различных отраслях народного хозяйства биметалла, сочетающего высокую прочность конструкционного слоя со специальными свойствами покрытий. К основным видам биметаллической продукции относятся трубы. Существующие способы производства биметаллических труб обладают избирательной способностью и не лишены серьезных недостатков, так как в основе этих способов лежит длительный температурный нагрев, способствующий диффузионным процессам металлов. Новым методом, дополняющим традиционные способы изготовления биметаллических труб, а иногда являющимся единственным в получении той или иной композиции металлов, является " сварка взрывом", позволяющая получать прочные соединения металлов в твердом состоянии независимо от их физико-механических характеристик. Соединение металлов взрывом является принципиально новым направлением в теории и практике производства разнородных металлов й, в отличие от существующих представлений, основано на принципе высокоскоростного соударения твердых тел, действии кратковременных высоких давлений и, как следствие, интенсивно протекающих пластических деформаций в зоне взаимодействующих металлов. Круг соединяемых металлов в таких условиях практически не ограничен. Неоспоримым достоинством метода является отсутствие в технологии трудоемких длительных операций по сохранению контактных поверхностей от процессов окисления.

Высокий уровень техники эксперимента, наряду с теоретическими исследованиями в области физики высоких давлений, значительно расширил область применения ударных волн, генерируемых детонацией различных взрывчатых составов. Возможность плавного регулирования величины давления в различных схемах ударного нагруже-ния, формирование заданного профиля ударной волны, надежные способы сохранения и защиты позволили использовать взрыв для непосредственного упрочнения готовых изделий. Механические, термические, механотермические, радиационные методы и их комбинации для процессов упрочнения не в состоянии решить указанную проблему в полной мере. Малая эффективность, а иногда и невозможность применения этих методов особенно остро проявляется при упрочнении крупногабаритных многотонных деталей, наиболее полно характери -зующих тяжелое машиностроение. Действие ударных волн высокой интенсивности вызывает в металлах, в отличие от механических уп -рочняющих способов, комплекс изменений, связанный с фазовыми и полиморфными превращениями, повышением плотности дислокаций, что в сочетании с деформационными эффектами, протекающими в структурах, существенным образом повышает механические и эксплуатационные характеристики. Процессы плакирования и упрочнения металлов взрывом органически неотделимы друг от друга как по этапам своего исторического развития, так и по общности протекающих физических явлений.

Большой вклад в теорию и практику сварки и упрочнения металлов взрывом внесли советские ученые А.А.Дерибас, В.М.Кудинов,

Ф.И.Матвеенков, П.О.Пашков, В.С.Седых, А.М.Ставер, А.Ф.Демчук, К.Н.Козорезов, Н.Н.Тарасенко, И.Д.Захаренко и др., научное мировоззрение которых, как и автора, формировалось под влиянием идей академика М.А.Лаврентьева. Однако, наряду с очевидными преимуществами и необходимостью использования взрыва для процессов плакирования и упрочнения металлов, в выполненных ранее исследованиях отсутствовали научные разработки, направленные на создание и развитие эффективных технологических методов, что является одной из сдерживающих причин широкой промышленной их реализации.

В связи с этим задача создания технологических основ плакирования и упрочнения металлов взрывом и промышленное освоение этих способов в масштабе целой отрасли является важной и актуальной.

Цель и задачи исследования. Основной целью исследования является разработка новых физических схем сварки и упрочнения металлов взрывом и создание на их основе технологии производства биметаллических труб и эффективного способа упрочнения деталей горно-транспортного и металлургического оборудования.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи.

1. Произвести оценку современных способов производства биметаллических труб и упрочняющих видов обработки металлов с позиций определения обоснованной области применения взрыва для указанных процессов.

2. Исследовать, разработать и предложить научно обоснованные методы расчета основных технологических параметров сварки и упрочнения металлов взрывом применительно к реализуемым на практике схемам нагружения.

3. Разработать методы и средства экспериментальной оценки параметров с целью выявления физических особенностей процессов сварки и упрочнения металлов взрывом.

4. Обосновать выбор типов ВВ и исследовать детонационные режимы зарядов, применяемых для сварки и упрочнения металлов.

5. Разработать основы технологии производства биметаллических труб и упрочнения металлов взрывом и внедрить результаты разработок в промышленность.

6. Провести комплексные исследования по определению влияния ударных волн на механические, эксплуатационные характеристики металлов,сваренных и упрочненных взрывом.

Основная идея работы состоит в утверждении и доказательстве необходимости использования схемы с параллельной ориентацией соударяемых поверхностей в режимах сварки взрывом и применении двухслойных взрывчатых составов с резко отличающимися физико-химическими свойствами для упрочнения металлов.

Научные положения, представляемые к защите, сводятся к следующему:

- необходимым условием построения технологического процесса сварки труб и упрочнении металлов взрывом является наличие физически обоснованных схем и методов расчета, описывающих поведение материалов в условиях высоких давлений ;

- необходимый уровень полученных результатов, устанавливающий функциональную связь между параметрами сварки труб, может быть достигнут, исходя из анализа поведения цилиндрической оболочки, деформированной взрывфм,с учетом оправданных для практики гипотез и допущений ;

- оценка упрочнения металлов, в первую очередь, должна производиться с учетом возможных режимов отражения продуктов взрыва при взаимодействии детонационного фронта с преградой, с установленной связью Р = ) •

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, изложенных в работе^обоснована:

- теоретическими исследованиями динамики цилиндрической оболочки, подверженной действию взрыва, устанавливающих законы осесимметричных движений во времени ;

- комплексом экспериментальных исследований, включающих непрерывную регистрацию кинематических параметров труб, а также определяющих особенности их деформаций в различных условиях действия взрыва ;

- установлением количественных значений параметров упрочнения металлов взрывом ;

- комплексом металлографических, металлофизических исследований, отмечающих характерные особенности структурных изменений в металлах, упрочненных и сваренных взрывом ;

- результатами практического использования разработанной технологии изготовления биметаллических труб сваркой взрывом и упрочнения деталей горно-транспортного и металлургического оборудования в условиях промышленных предприятий.

Методы исследования. Диссертация носит экспериментально-теоретический характер и выполнена с использованием аналитических исследований, вычислительного эксперимента на ЦВМ, корреляционного анализа и метода промышленного эксперимента.

Основным научным результатом выполненного исследования является разработка теории и методов расчета основных параметров процессов сварки и упрочнения металлов взрывом, определяющих технологии производства биметаллических труб и повышение прочности узлов и деталей тяжелого горно-транспортного и металлургического оборудования.

Научная новизна исследований заключается:

- в разработке физически обоснованных схемах плакирования и упрочнения взрьшом, впервые позволившей осуществить технологию производства биметаллических труб из таких композиций металлов, соединение которых существующими способами не представлялось возможным и повысить прочность металлов, недостигаемую другими деформационными способами упрочнения;

- в установлении законов движения труб в различных схемах взрывного деформирования и аналитической оценке основных технологических параметров процесса;

- в принципиальной оценке параметров упрочнения в зависимости от величины реализуемых давлений;

- в разработке конструкции и обосновании действия комбинированных зарядов ВВ, с постоянством размеров маховской конфигурации, позволяющей эффективно использовать это явление не только в процессах упрочнения, но и для построения ударных адиабат маломощных ВВ в области, лежащей выше точки Чемпена-Яуге по значениям параметров на стационарном участке фронта пересжатой детонационной волны.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения и изложена на 839 страницах, включая 202 страницы машинописного текста, 101 иллюстрацию, 36 таблиц и список использованной литературы из 127 наименований.

Заключение диссертации по теме «Обработка металлов давлением», Дидык, Ростислав Петрович

- 320 -Выводы

Т. Исследовано влияние ударных волн на механические, эксплуатационные, структурные изменения металлов, упрочненных взрывом.

2. Изложен предполагаемый механизм взрывного упрочнения, заключающийся в увеличении плотности дислокаций и равномерном распределении их по объему, создании дислокационных барьеров в виде зерен и субзерен дислокационных вторичных фаз, двойниковании, уменьшении размеров зерна и образовании субструктуры с заблокированными дислокационными границами, фазовыми превращениями в деформированных металлах.

3. Рассмотрены особенности структурных изменений стали ЭИ-256, упрочненной различными типами ВВ С рис.9.1 а, б, в, г ). Наиболее интересный результат получен при обработке комбинированным зарядом ВВ С рис.9.2 а, б, в). В этом случае, наряду с эффектами в структурах, присущими обработке однослойными зарядами, отмечено образование новых фаз:

К* - фазы аустенита, бьтшего в исходном состоянии, <£ - фазы мартенсита, 6 - фазы и карбидов. Таким образом, упрочнение, вызываемое как блокированием плоскостей скольжения обычным дислокационным способом, так и выделившимися дисперсными карбидами, а также появлением мартенситньтх игл и б - фазы, является наиболее эффективным.

4. При упрочнении стали 55ХФ. отмечены изменения в тонкой структуре, связанные с уменьшением размеров блоков, увеличением плотности дислокаций С рис.9.5 Т-П а, б, в ). Дана количественная оценка этих изменений при сопоставлении результатов исходного состояния стали и упрочненной по двум схемам ударного нагру-жения С табл.9.7).

5. Установлено, что с увеличением продолжительности действия давления в случае применения двухслойных зарядов ВВ характеристики пластичности практически остаются на уровне исходного состоя -ния металла, распределение твердости по глубине достаточно равномерное при значительно возросших значениях ( рис.9.4 ).

6. Впервые установлено влияние ударных волн на циклическую прочность сталей при их упрочнении. Изменение усталостной проч -ности, связанное с незначительным повышением предела выносливости, в сочетании с резким увеличением прочностных характеристик и твердости для сталей указанной группы, делают материал особенно стойким в условиях интенсивного истирания и действия знакопеременных нагрузок ( рис.9.7 ).

7. Изучено влияние ударных волн на малоцикловую выносливость стали ХТ8Н10Т в рабочих средах ( рис.9.8, 9.9 ).

Исследованиями установлено, что в активных жидких средах выносливость стали Х18НЮТ больше, чем в воздухе. Так, малоцикловая выносливость в воздухе для указанной марки стали повысилась всего на 20-30%, тогда как в коррозионной среде это увеличение составляет 30-35%, а в наводороживающей среде - 1,8 - 2,0 раза.

8. Наряду с этим показано, что при определенных условиях действия взрыва параметры циклической прочности могут снижаться, хотя прочностные характеристики по сравнению с исходным металлом существенно возрастают. Поэтому, по данным статических испытаний недопустимо делать выводы об эффективности взрывного упрочнения, особенно для деталей, работающих в условиях действия динамических нагрузок.

9. Приведенные металлографические и металлофизические исследования и данные, характеризующие циклическую выносливость сталей^ упрочненных взрывом, далеко не исчерпывают существа данного вопроса и не претендуют на обобщение в этой области, а констатируют лишь те изменения, которые присущи данной группе металлов, широко используемых в изготовлении прокатного и горнотранспортного оборудования.

- 523 -ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам изложенных в работе исследований можно сделать следующее заключение:

1. На основании анализа существующих способов производства биметаллических труб и деформационных видов упрочнения обоснована рациональная область применения взрыва в процессах сварки и упрочнения металлов. Показана экономическая эффективность взрывного метода: а) в производстве биметаллических труб из компози -ций металлов, соединение которых не может быть получено сущест -вующими способами ; б) в технологии упрочнения крупногабаритного многотонного горнотранспортного и прокатного оборудования.

2. Разработаны принципиально новые физические схемы и созданы на их основе технологические процессы сварки и упрочнения металлов взрывом.

3. Дана принципиальная оценка применимости гидродинамической модели, используемой в расчетах осесимметричных параметров движения труб при их деформации взрывом в диапазоне реализуемых давлений.

4. Теоретически обосновано и получено решение по определению параметров сварки биметаллических труб. Расчеты параметров осе-симметричных движений трубы выполнены с учетом осевого разлета продуктов взрыва, что соответствует реальной картине течения газа для случая внутреннего плакирования труб. Показано изменение скорости радиального перемещения стенки трубы, как функции времени и расстояния. Определена скорость точки контакта и угол накатывания в широком интервале начальных параметров. Полученное выражение по определению радиальной скорости метания трубы, при сопоставлении с формулами других автороЕ; наиболее близко с реальной оценкой скорости.

5. Проведены численные исследования и разработан алгоритм решения задачи по определению параметров движения трубы в случае схождения детонационного фронта к центру. Для численного решения представленной задачи впервые использована схема сквозного счета второго порядка точности, типа предиктор-корректор. По результатам счета получены зависимости радиальной скорости оболочки при ее движении к центру как функции расстояния и времени. Установ -лена связь между начальными параметрами КЗ, характером распределения давления при взаимодействии детонационного фронта с прег -радой и в поле потока газа. Полученные зависимости позволили оптимизировать параметры сварки для наружного плакирования труб. Списанный алгоритм реализован на языке "АЛГОЛ" для ЭВМ "ЕЭСМ-4М".

6. В упругом приближении решена задача по определению динамического поля напряжений для цилиндрических оболочек, подвергнутых внутреннему давлению, изменяющемуся по экспоненциальному закону. В результате решения показан характер распределения тангенциальных и радиальных напряжений. Получено выражение динамического касательного напряжения и значение коэффициента динамичности. Уравнения по определению динамических напряжений исполь -зованы в расчетах цилиндрических оболочек, применяемых в техно -логической оснастке для производства биметаллических труб свар -кой взрывом.

7. Разработана методика измерения кинематических параметров труб при деформации взрывом. Впервые осуществлена непрерывная регистрация радиальной скорости стенки трубы методом магнитной индукции. Кроме того, характер деформации труб при различных вариантах инициирования зарядов ВВ зафиксирован при помощи сверхскоростной съемки. Произведено сопоставление экспериментальных данных с теоретическими значениями параметров. При этом;поправка при сравнении с расчетными данными не превышает 20-30%. С целью определения предельно устойчивых режимов детонации смесе-вых составов ВВ, широко используемых при сварке взрывом, разработана методика и произведены измерения скорости и конфигурации фронта детонации цилиндрических зарядов, длина которых соизмерима с размерами свариваемых труб. Полученные фотограммы позволили установить предельно устойчивые режимы детонации взрывной смеси в зависимости от диаметра заряда и плотности его наполнения и выявить изменения скорости детонации в цилиндрических зарядах большой протяженности. Экспериментально установлена, оптимальная степень измельчения ВВ, исключающая аномалию детонации и гарантирующая удовлетворительное сохранение контактной поверхности металла.

8. Впервые разработана и использована на практике схема упрочнения металлов двухслойным составом ВВ, слои которого резко отличаются по своим физико-химическим свойствам. Показана высокая эффективность этой схемы по сравнению с ранее применяемыми схемами взрывного упрочнения. Выдвинута гипотеза о возможном " залечивании" трещин в случае действия двухслойных зарядов ВВ. Установлено, что совместное действие зарядов полностью исключает микро и макронарушения материала при его обработке, что не согласуется с рассмотрением дополнительного слоя ВВ как активной " забивки", позволяющей управлять полем динамических напряжений. Исследованы детонационные режимы, рассмотрено регулярное и нерегулярное отражение детонационных волн в комбинированных зарядах с цилиндрической и конической симметрией. Существенное повышение значения скорости и давления на фронте Маха, постоянство размеров маховской конфигурации дают возможность использовать это интересное явление для построения ударных адиабат маломощных ВВ в области, лежащей выше точки Чепмена-Жуге по значениям параметров на стационарном участке фронта пересжатой детонационной волны, получаемой в цилиндрических комбинированных зарядах. Зафиксировано изменение степени упрочнения в зависимости от угла встречи детонационного фронта с преградой. На основании исследований пока -зан диапазон оптимальных углов встречи фронта детонации с поверхностью металла, при котором достигается максимально возможный эффект упрочнения. Методом построения отдельных ударных поляр в координатах давление - отклонение линии тока выполнены численные исследования по определению начальных параметров ударных волн в металлах. На основании исследований установлены зависимости давления на границе раздела ВВ - сталь от угла удара детонационной волны. При этом установлена связь между прочностными характеристиками металла и углом падения детонационного фронта. Зафиксированные изменения в структуре после воздействия скользящей детонационной волны С р = 90°) совпадают с данными других авторов. Установлено, что при давлении меньше 130 кбар в малоуглеродистой стали отсутствует состояние ударного сжатия в обычном смысле слова. При = 66° 48 ударная волна вырождается в звуковую.

9. Разработаны и широко используются ВНИТИ и институтом механики АН УССР технологические схемы изготовления биметаллических труб сваркой взрывом. Установлена связь между основными технологическими параметрами процесса. Разработаны и рекомендованы способы подготовки контактных поверхностей труб. Освоена сварка взрывом более чем из двадцати сочетаний металлов. В поисках оптимальных решений в работе исследованы и испытаны различные виды технологической оснастки, включая разъемные болтовые контейнеры, разъемные массивные плиты с цилиндрическими каналами, контейнеры, изготов -ленные из набора пластин, усиленные ребрами жесткости, воцонапол-ненные цилиндрические емкости. На основании проведенных исследований установлено, что проблеме долговечности оснастки, относительной ее универсальности при переходе с одного размера труб на другой отвечают водонаполненные контейнеры. Среднее количество операций сварки может быть доведено в конструкции такого типа до трехсот в месяц, без опасений значительных пластических деформаций канала контейнера. Произведен холодный прокат биметаллических труб до готового размера и показано, что они с успехом выдерживают передельные операции на станах по маршрутам моностальных труб, что говорит о высокой прочности зоны соединения.

10. Разработана и впервые практически освоена схема взрывного упрочнения отдельных узлов горнотранспортного и металлургического оборудования с применением двухслойных зарядов ВВ. Опытно-промышленное освоение процесса произведено на предприятиях угольной и металлургической промыгаленностей, а именно:

1) Александрийский угольный комбинат, Семеновско-Головковский разрез.

Упрочнено более 1000 пальцев ковшовой цепи экскаватора ДС-1500 С материал ст.ЭИ-256 ).

2) Днепропетровский коксохимический завод им.М.И.Калинина. Упрочнены сита грохотов С ст.Х18Н10Т ).

3) Днепропетровский завод " Вторчермет

Упрочнены взрывом ходовые скаты электромостовых кранов и режущий орган чугуноломательного пресса (ст.35Л и 5ХВ2С).

4) Никопольский Южно-трубный металлургический завод. Взрывом упрочнены прокатные валы станов ХПТ С сталь 40ХН, 55ХФА), приводные и валковые шестерни С сталь ЗОХСГСА, 55ХФА).

Общий экономический эффект при средней возросшей стойкости в 2 - 2,5 раза составил более 520 тыс.рублей б год.

При выполнении указанных работ в зависимости от конструктивных особенностей упрочняемых деталей,разработаны средства защиты и сохранения изделий от откольных явлений, связанных с действием волн разгрузки.

II. В работе проведены комплексные исследования физико-механических и структурных особенностей металлов, упрочненных и сваренных взрывом.

А) По разделу сварки взрывом.

В соответствии с ГОСТом проведены стандартные испытания, характеризующие прочность взрывного соединения на срез, отрыв и изгиб. Установлена связь между параметрами волнообразования и прочностью на срез в линии сцепления металлов и показано, что прочность на срез не является превалирующей в общей оценке прочности сварного соединения, полученного взрывом.

Методом оптической микроскопии и рентгеноструктурного анализа исследована переходная зона целого ряда металлических композиций. Установлено наличие зон, отличающихся по цвету, травимости, микротвердости от исходных металлов. С использованием микрозонда выявлены новые фавы, их химический состав и показано качественное перераспределение химических элементов на границе сварки. Установлено влияние термообработок на прочность сварного соединения и рекомендованы оптимальные режимы для труб на различных стадиях холодного передела.

Б) По разделу упрочнения взрывом.

Дан анализ взрывного упрочнения с позиций структурных изменений металлов. В результате металлографических и металлофизичес-ких исследований высказано предположение о механизме упрочнения взрывом, связанноес чисто деформационными эффектами решетки, увеличением плотности дислокаций, фазовыми превращениями. Впервые исследована и показана положительная роль взрывного упрочнения на циклическую прочность металлов, малоцикловую выносливость в п о < рабочих и агрессивных средах. Разработана методика и выполнены обширные натурные и лабораторные эксперименты по исследованию износостойкости металлов, упрочненных взрывом, с учетом целого ряда физических факторов. ' 7

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Дидык, Ростислав Петрович, 1979 год

1. Т. Непурко М.И., Дидык Р.П. и др. " Биметаллические трубы". Изц-во " Металлургия", Ш., 1974.

2. Филипчук. " Сварка взрывом". Патент США, № 3137937, I960.

3. Кроссланд Б. и Вильяме Д. Сварка взрывом. Metals and Materials №4, ^ 7, Т970.

4. Шрибман и др. Технология и принципы сварки взрывом. Produkt Engr«.v* i 48, N 2, 1969.

5. Лаврентьев М.А. Кумулятивный заряд и принципы его действия. " Успехи математических наук", т.12, 4, Т957.

6. Дицык Р.П. и др. Способ плакирования внутренней поверхности труб. Авторское свидетельство 2II299, T96I.

7. Попов. " Процесс сварки взрывом". Патент США № 3140537, Т96Т.

8. Еуштедт Ю.П. и др. Технология сварки взрывом алюминиевых оболочек кабелей связи и организация ее внедрения. Материалы

9. I Всесоюзного совещания по сварке и резке металлов взрывом.1. Волгоград, Т969. «

10. Буштедт Ю.П и др. Высокопроизводительный способ сварки Езры-вом алюминиевых трубок с трубными досками. Материалы Ш Всесоюзного совещания по сварке и резке металлов взрывом. Волгоград, 1969.

11. Атрощенко Э.С. Сварка взрывом циркония со сталью XI8HI0T. Сб." Технология сварки взрывом". Цинтихимнефтемаш, Москва, 1970.

12. Баррингтон. Соединение труб Езрывом. Патент СИГА № 336456Т, 1966.

13. Агрикола K.P. Обработка металлов с помощью бризантных ВВ. West mach and Steel weld, N 59, E 10,1969«

14. T6. Камэиси Масагоки и др. Способ соединения труб взрывом. Патент,

15. Япония, № 18206, 1966. 17. Ито Макато, Ади Каффуа. Сварные соединения "ВА" стальных трубчатых конструкций, полученных сваркой взрывом.1. В TT, Т966.1.on and Steel prod., v. 18

16. T8. Сварка взрывом. Weld bourg. , 1968, 43, № II.

17. Гиаки Савао, Хиранта Макото. Способ изготовления двухслойных труб. Патент, Япония, № 22648,1963.

18. Ино Цукуло. Способ изготовления подшипников сваркой взрывом. Патент, Япония, № 19966, 1963.

19. Ямамото Кацзумонто, Такидзава, Такэси. Особенности и применение плакирования материала "ВА", Сода то энсо, 10, 1969.

20. Томас Джеймс. Сварка взрывом ( Реферативный журнал " Сварка",

21. Плакированные листы, полученные при помощи взрыва, i teuniess Engr. , т.15, 1970.24. i лакирование стали взрывом при давлении 50 тьтс.атм. Iron and Steel Engr. , AI 9, 1967.

22. Флоринский Ф.В., Арш Э.Т/!. и др. Способ получения биметаллических трубных заготовок. Авторское свидетельство № 183484, 1963.

23. Дюрн Г. Краткий обзор по плакированию взрывом. Schweiss Techn. , т.57, II, 1967.

24. Витман. Применение и некоторые проблемы сварки взрывом. Mach, and Tool Beur Book , т.63, № 5, T968.

25. Бергман, Кован, Хольпман. Соединение металлов при помощи взрыва. Патент США, № 3397.444, 1965.

26. Окамото и др. Производство труб, плакированных с помощью взрыва. J- Japan Soc. Techi.Blast, v.6, N 48, 1965.

27. Цикано Минору. Сварка взрывом стали и титана. Патент. Япония, fê 5648, 1964.

28. Дональд. Соединения материалов в твердом состоянии. Патент США, № 3335488, 1963.

29. Кован, Хольпман, Дуглас. Сварка взрывом. Патент США, .№ 3137937, I960.

30. Гаек Ю.В., Бобошко ПЛ. Материалы Ш Всесоюзного совещания по сварке и резке металлов взрывом. Волгоград, 1969.34# Marguardt Edwin. " Schweissyorgang und Nahtansbilging,1969. beim Explosionsschweissen" Zis-Mitt. v.9, N.12, 1967 ( 1706-1712 ).

31. Сибата Кацупари. Способ сварки взрывом. Патент. Япония, № 13545, 1965.

32. Дерибас A.A., Захаренко В.Д. О поверхностных эффектах при косых соударениях металлических пластин, ФГВ, 3, 1974.

33. Дерибас A.A. Физика упрочнения и сварки металлов. Изд-во " Паука", 1972.

34. Кудинов В.М., Коротеев А.Я. Сварка взрывом в металлургии. Изд-во " Металлургия", M., Т978.

35. Hoitzman А., Cowan G. " The Steehgthening of austenitic manganese Steel bu plane shock waves. Metallurgical Soc. Konference, n 9, 1&60.

36. Дерибас A.A. и др. Отчет института гидродинамики СО АН СССР, 1964, Новосибирск.

37. Дерибас A.A. 0 моделировании процесса, волнообразования при сварке взрывом. ФГВ, № I, 1968.

38. Келлер. Плакирование взрывом, части I, П, Ш. № 4, 5, 6, 1969.

39. Тарасенко H.H. Исследование детонации смесевых зарядов 13В в водонаполненных оболочках. Материалы LI! Всесоюзного совещания по сварке и резке металлов взрывом. Волгоград, Т969.

40. Резников Е.А. Отчет ВНИТИ, 1969.45. ^епурко I".И. и др. Отчет ВНИТИ, 1969-70.

41. Дидык Р.П. и др. Отчет ДГИ, 1965.

42. Дидык Р.П. и др. Отчет ДГИ, 1975.

43. Дидык Р.П. и др. Способ получения биметаллических трубных заготовок взрывом. Авторское свидетельство ^ 183484, 1963.

44. Ваум Ф.А., Станюкович К.П., Шехтер Б.И. Физика взрыва. Физматгиз, 1959.

45. Дидык Р.П., Иртлач А.И. К вопросу определения параметров при действии взрыва в трубе. Известия ДГИ, том ХХУШ, 1965.

46. Орленко Л.П., Станюкович К.П. и др. Физика взрыва. Изд-ео Наука, 1975.

47. Каширский A.B., Коровин 10.В., Одинцов В.А., Чудтш Л.А. Движение оболочки при осевой детонации. ПМТФ I I, 1971.

48. Каширский А.В.,Коровин Ю.В., Чудов Л.А. Явный разностный метод расчета двумерных нестационарных задач о движении продуктов детонации. " Вычислительные методы в механике сплошных сред". Выпуск 19, издание »/ЗГУ, 1972.

49. Уилкинс М.А. Расчет упруго-пластических течений. " Вычислительные методы в гидродинамике". Изд-во "Мир", 1967.

50. Михайлов А.И., Гордополов Ю.А., Дремин А.П. Схлопывание тонкостенных труб при взрывном нагружении. ФГВ, $ 2, 1974.

51. Станюкович К.П. Неустановившиеся движения сплошной среды. Изд-во "Наука", 1971.

52. Гаек Ю.Б., Свириденко и др. Движение стенки трубы при осесим-метричном взрывном нагружении. ФГВ, № 3, 1967.

53. Санасарян Ii.С. Вязко-пластическая деформация труб при взрыве в зависимости от свойства окружающей среды. ФГВ, I

54. Кинеловский С.А., Матюшкин Н.И., 'Гришин 10.В. Схождение несжимаемого кольца к центру под действием продуктов взрыва. Динамика сплошной среды, выпуск 4, Новосибирск, СО АН СССР, Т970.

55. AI. Hassani, Hopkins Н, Johnson W, Anote on the fragmentation of tubular bombs. Internat I.mech sciences.11. ( 1969) 5^5.

56. Гопкинс Г. Динамические неупругие деформации металлов. Изд-во "Мир", 1964.

57. Дидык Р.П., Красновский С.С. Приближенный метод расчета осе-симметричных движений стенки трубы при деформации взрывом. ФГВ, № 2, 1968.63. "Лас Kormack, R.W. " The Effect of Viscosity in Hupervelositji impact Gratering AJAA Paper, 62-354, 1969.

58. Дидык P.П.Красновский С.С. К вопросу определения динамического поля напряжений при импульсном нагружении цилиндрических оболочек. Прикладная механика, том П, в.9, 1966.

59. Seiberg H.L. Ark.Fysik, v.5, N. 97, 2952.

60. Агагабян E.K. Напряжение в трубе при внезапном приложениинагрузки. Украинский математический журнал, т.5, в.З, 1959.

61. Ильюшин A.A.,0гибалов П.В. Упруго-пластическое поведение полых цилиндров. Изд.МГУ им.М.В.Ломоносова, T96I.

62. Ероберг. Ударные волны в твердых телах. Изд-во ИЛ, 1954.

63. Дидык Р.П., Красновский С.С. Методы экспериментальной оценки осесимметричных движений стенки трубы при деформации взрывом. Инж.-физ.журнал, том ХУ1, в.2. Изд-во "Наука", 1969.

64. Дидык РЛ1. и др. Устройство для получения многослойных полых изделий. Авторское свидетельство, № .185329, Г963.

65. Барановский А.М. Устройство для сварки взрывом биметаллических труб. Авторское свиц-во № 260375.

66. Рогов М.Б. Отчет ВНИТИ-ДГИ, 1962.

67. Дидык Р.П. Исследование возможности использования взрыва для получения биметаллических и бислойных труб. Кандидатская диссертация, 1965.

68. Никано Минору и др. Сварка взрывом титана со сталью. Патент ( Япония ), 5 24982, 1965.

69. Виттейнер и др. Метод соединения элементов разнородных по составу. Патент, США, № ЗЗТ4, 139, 1964.

70. Рольстан, Кант. Сварка взрывом ударной волной. Патент, США,в.З, № 403875, 1968.

71. Оцуки Миcao и др. Способ изготовления металлических труб. Патент / Япония/, № 2354, 1965.

72. Ригельмаер, Рот, Рихтер. Способ плакирования металлических поверхностей. Патент ФРГ в СССР, № 271437, 1968.

73. К.И.Шведов. Материалы УТ сессии по народнохозяйственному использованию энергии взрыва, г. Днепропетровск, 1971.

74. Гордополов Ю.А., Дремин А.Н., Михайлов. Экспериментальное определение зависимости длины волны от угла соударения. ФГВ, № 3, Т976.

75. Химмельбау Д. Анализ процессов статистическими методами. Изд-во "Мир", Т973.

76. Соболенко Т.М. Исследование упрочнения некоторых металлов после воздействия взрывных нагрузок. Кандидатская диссертация,г.Новосибирск, 1966.

77. Нестационарные ударные волны в сплошной среде. От^ет НИИ МГУ механики, 1968.

78. Козорезов К.Н. ДАН СССР, 3, 1967.

79. Андреев К.К., Беляев А.Ф. Теория взрывчатых веществ. М., Оборонгиз, 1960.

80. Металловедение и прочность материалов. Сб.трудов Волгоградского политехнического института, 1968-1974.

81. Дидык Р.П., Красновский С.С. Способ упрочнения металлов. Авторское свид-во № 224463, Т967.

82. Гребенник В.М., Дидык Р.П. Использование энергии взрыва для упрочнения валков станов ХПТ. Металлургическая и горнорудная промышленность, № 4, 1969.

83. Дидык Р.П., Грязнова Л.В. Пути повышения прочности и износостойкости некоторых деталей механического оборудования ударными волнами. Сб.Реферативная информация, в.7. Изд-во "Вита школа", г.Киев, 1973.

84. Дидык Р.П., Верховский С.С. Досл1дження впливу змТцнення удар-ними хвилями на зносст!йктсть деяких аустенТтних сталей при рТзних схемах ударного навантаження. Сб.Питания ф1зико-х1м!ч-ноТ механТки матерТал1Е. ЛьвТв, Т969.

85. Гребенник В.М., Дидык Р.И. Усталостная прочность металлов при взрывном нагружении. Проблемы прочности, № 8, 1970.

86. Дидык Р.П., Пистун И.Б. Влияние ударных волн на малотдикловую выносливость сталей в рабочих средах. " Физико-химическая механика материалов", .№ 6, 1973.

87. Дидык Р.П. и др. Технология упрочнения взрьтом сит из нержавеющих сталей. Реферативная информация, изд. "Вита школа", Киев, Т968.

88. Карпенко Г.В., Дидык Р.П. Повышение малоцикловой долговечности конструкционных сталей в рабочих средах. Сб.докладов У Всесоюзной научно-технической конференции. " Повышение циклической прочности материалов", Пермь, IS74.

89. Дерибас A.A., Матвеенков Ф.И., Соболенко Т.М. Упрочнение взрывом высокомарганцовистой стали, ФГВ, 3, 1966.

90. Stenberg H., Piacesi D. Phys. of Eluids. v.9, N.7, 1966, 9, № 7, T966, T307.

91. Альтшуллер Jr.B. и др. Ударная сжимаемость железа. " Успехи физических наук", 1965.

92. Иванов А.Г., Новиков O.A., Синицин В.А. Физика твердого тела, т.5, в.Т, 1963.

93. Швецов K.F. Уравнение состояния гексогена, согласованное с экспериментальными данными. Материалы УТ сессии по народнохозяйственному использованию энергии взрыва. Днепропетровск, 1973.

94. ТОО. Дицык Р.П., Грязнова JÎ.B. Взрывное упрочнение малоуглеродистой стали при различных положениях фронта детонации. ФГВ, № Т, Т974.

95. ХОТ. Drummond W.E. Interaction of Nonuniform shock waves. Journai of Applied Physics, 1957, v.28, N 1.

96. Erkman J.O; Explosively Induced Nonuniform Oblique ahocks. The Physice Fluids, N.2, 1967.

97. T03. Соболенко Т.М. Упрочнение марганцовистой стали взрывом. ФГВ, к 4, 1966.

98. Т04. Диднк Р.П., Пуков В.А. 0 некоторых особенностях развития детонации листовых зарядов ВВ. Сб. " Гидродинамика и твердое тело". Изц.ДГУ Днепропетровск, Т97Т.

99. Т05. Шехтер Б.И., Челышев В.П., ФГВ, № 2, Т966.

100. Т06. Феоктистова Е.А. ДАН СССР, в.6, 'г 2, T96I.

101. C7. Dunne Б.Б. Phys. Fluids, v.4, N.7, 1961 ( 918).

102. Dunne B'B* Phys. Fluids, v.7, N.10, 1967.

103. T09. -Agrous J., Peyre G.J.Thouvenin. Proceeding Fourch Simposium ( International) on Betonation. Wachington, 1965.

104. НО. Бликней и Тауб. Вопросы ракетной техники, 1951, № I.

105. ИТ. Fowles G. Isbeii W. J.Appl.Fhys., 1965, v.34, N.4, 1967.

106. Друкованный М.Ф., Семенгок E.A. Влияние диаметра заряда итипа ВВ на размеры зоны переизмельчения при взрыве. Физ.-техн. проблемы разработки полезных ископаемых. Т973, I? 5.

107. ИЗ. Дж.Ф.Нотт. Основы механики разрушения. М., Т978. Изд-во " Металлургия".114, Steel, 1959, v. 144, N. 12, 398-404.

108. Н5. Holtzman А. Rude rh.au sen G. " Sheet Metal Industries, 1962, v.39, N 422.

109. Thomak X. Engineering, 1961, N. 192.

110. TT7. Tecbnische Mittexhurgen. 1960, v. 53, N. 1.

111. S. Steel, 1969, v.169, N.5.

112. Козорезов К.И., Скугурова И.Ф. Упрочнение сталей ударными волнами. Физхом АН СССР, Т969, № 2.

113. Пути повышения надежности и прочности прокатных станов в условиях ЮГМЗ. Отчет. ДМетИ ДГИ, Т968.

114. T. Могилевский М.А. Особенности механизма деформации металлов при нагружении плоской ударной волной. Кандидатская диссертация. Новосибирск, 1969.

115. Т22. Дитер Г.Е. Механизм упрочнения твердых тел. Изд-во " Металлургия", Москва, 1965.

116. Pearson J. Rinehart J. Deformation and fractyring of thickwalled steel cylindres under explosive attack. J.Appl.Phys. v.23, N.24, 1952.

117. T24. Bafcrani A., Halliburton R., Grossland B. " The Pressure vessel and Pipe'' 1973, v.1, p. 17-35.

118. Hunt J. Wave formation in explosive welding. Phil. Mag. v.17, N.148, 1968.

119. Настоящий акт составлен в том, что промышленно-производст-венным предприятием "Кривбассвзрывпроы" с 1971 года ведутся работы по упрочнению карьерного и обогатительного оборудовании и сварке металлов с использованием эяергии взрыва.

120. В основу технологических процессов упрочнения и сварки металлов взрывом полояены разработки .выполненные кандидатом технических.наук, доцентом Днепропетровского горного института имени Артема ДИДЫКОМ РОСТИСЛАВОМ ПЕТРОВИЧЕМ.

121. Экономический эффект при упрочнении зубьев ковшей экскаваторов (ТУ-14-12-263-80) составляет 124 700 руб.

122. НАЧАЛЬНИК ЛАБОРАТОРИИ ВЗРЫВА КАНДИДАТ ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК

123. РУКОВОДИТЕЛЬ ГРУППЫ СТАРШИН ИНЖЕНЕР7 ^ с/ .

124. Я.УСОВ А.П.ДРОБОТ А.В.НЕСТЕРЕНКО

125. ОНПСТЕРСТБО ЧЕгНОЛ ГЛЕТЛЛЛЛТШ! УХ?•^сгпстргр: '■То книге у-.0согласовано

126. Главный механик республика?"кого промышленного объединения горно-рудной": "Зйроьшшлекно ста1. Д.ЙлЭрчук п 1980г.'-1. V О. -Чс1. УДК 6Л.879.064:2-21. Группа Г1. УТВЕРЩЮ

127. Заместитель министра черной металлургии УССР1. Г*-

128. ЗУБЬЯ КОНИЕЙ ЭКСКАВАТОРОВ ТИПА ?КГ~4(4,6)Й 8, ЛИТЫЕ ИЗ БЫООКС'ШТАШЮВИСГО;* СТАЛИ ПОПЗЛ.С УПРОШШНКОК ВЗРЫВОМ ПОВЕРХНОСТЬЮ1. РЕЗАНИЯтехнические условияту i

129. Срок введения с ' (Э&ос^гся Впервые^ с ^^ 07 ^5 тгпттст т с Г.; ■ -1 ^1. СОШССВАЕС.1. JjtГ

130. Гднвний инженер Криворожского Центрального руно-ремонтного завода1. Г.Д.Пле:• , •1. ЗЕИИяёха^ёета / .-/1. G-.il,. Крута сов »'¿0. , 1980т^

131. Главный технический инспектор труда ЦК профсоюза рабочих . ■ металлургической продаши 1980

132. Проректор по научной работе Днепропетровского горного института*1. В.АЛолиеский

133. ГлаЕНкй инЕенер предприятия "Кривбассвзрывпрш"