| 2014 №08 (02) | 2014 №08 (04) |
Журнал «Автоматическая сварка», № 8, 2014, с. 23-27
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРИ СИЛОВОМ И ТЕМПЕРАТУРНОМ НАГРУЖЕНИИ УЗЛОВ ИЗ РАЗНОРОДНЫХ СТАЛЕЙ С МЯГКОЙ ПРОСЛОЙКОЙ
И. А. КОЛЕСАР, Г. В. ЕРМОЛАЕВ
Нац. ун-т кораблестроения им. Адмирала Макарова. 54025, г. Николаев, просп. Героев Сталинграда, 9. E-mail: welding@nuos.edu.ua
Реферат
С целью оптимизации процесса диффузионной сварки и пайки узлов из разнородных материалов с мягкими прослойками исследовано напряженно-деформированное состояние (НДС) при нагружении сжатием и изменением температуры. Соединяли материалы, которые имели отличающиеся термические коэффициенты линейного расширения (ТКЛР) и одинаковые модули упругости. Примером таких соединений могут быть соединения магнитных и немагнитных сталей, полученных с применением диффузионной сварки с мягкими прослойками или пайкой давлением с использованием припоев на основе меди с добавками кремния, марганца, бора. Достаточная прочность материалов в паяном узле сочетается с пластическим деформированием только прослойки. Изучены поля всех составляющих напряжений и деформаций, а также их эпюры в различных сечениях узлов. Анализ результатов моделирования показал, что касательные и эквивалентные напряжения в зоне стыка (на поверхности раздела), определяющие образование физического контакта и активацию процесса образования соединения при диффузионной сварке, при совместном нагружении узлов с мягкой прослойкой заметно увеличиваются в материале с большим ТКЛР при охлаждении и материале с меньшим ТКЛР при нагреве. При этом распределение пластических деформаций в прослойке более равномерно, т. е. термоциклирование под давлением способствует образованию физического контакта и активации процессов формирования соединения в таких узлах. Библиогр. 8, рис. 10.
Ключевые слова: диффузионная сварка, пайка, разнородные материалы, мягкие прослойки, моделирование НДС, температурное и силовое нагружение
Поступила в редакцию 30.05.2014
Подписано в печать 15.07.2014
1. Пат. 81583 Україна, МПК В23К 20/14. Спосіб дифузійного зварювання матеріалів / В. В. Квасницький, М. В. Матвієнко, Г. В. Єрмолаєв та ін. – Нац. ун-т кораблебудування ім. Адмірала Макарова. – Заявл. 21.11.2006. Опубл. 10.01.2008. Бюл. 1.
2. Квасницкий В. В., Ермолаев Г. В., Матвиенко М. В. Закономерности формирования напряженно-деформированного состояния при диффузионной сварке разнородных материалов применительно к узлам цилиндр-цилиндр и втулка–втулка // Зб. наук. праць НУК. – 2007. – № 5. – С. 57–65.
3. Zhong Z., Zhou Z., Ge C. Residual stress distribution and effect of interlayer in doped graphite/ copper joints // Welding Technology. – 2004. – № 6. – P. 14–16.
4. Zhong Z., Zhou Z., Ge C. Brazing of doped graphite to Cu using stress relief interlayers // J. Materials Processing Technology. – 2009. – 209. – P. 2662–2670.
5. Махненко В. И., Квасницкий В. В. Напряженно-деформированное состояние узлов цилиндрической формы при диффузионной сварке // Автомат. сварка. – 2009. – № 2. – С. 5–10.
6. Махненко В. И., Квасницкий В. В. Особенности формирования напряжённо-деформированного состояния соединений разнородных материалов, полученных диффузионной сваркой // Там же. – 2009. – № 8. – С. 11–16.
7. Квасницький В. В., Єрмолаєв Г. В., Колесар І. А. Напряжено-деформований стан зварних та спаяних з’єднань різнорідних матеріалів однакової жорсткості з проміжними прошарками / // Зб. наук. праць НУК. – 2011. – № 5. – С. 36–43.
8. Экспериментальное исследование деформации сварного узла типа втулка-втулка из разнородных материалов / В. В. Квасницкий, Ю.Г. Золотой, А. В. Лабарткава и др. // Зб. наук. праць НУК. – 2008. – № 4. – С. 65–73.