Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Неоднородность пластического течения, сопутствующая процессам высокоскоростного нагружения металлических материалов

П. А. Рябинкина, Ю. Ю. Эмурлаева, И. А. Батаев, С. Танака

Аннотация


Методом гидродинамики сглаженных частиц в программном комплексе ANSYS AUTODYN воспроизведены основные явления, происходящие при высокоскоростном соударении пластин из технически чистых Fe и Cu, а также сплавов Ti, которые развиваются при сварке взрывом и подобных процессах. Проведены расчеты максимальных значений истинной степени пластической деформации поверхностных слоев, которые достигают ε = 5 и выше. Экспериментально установлено, что протяженных дефектов, длина которых соизмерима с толщиной исходных пластин, при сварке пластичных материалов по оптимальным режимам не образуется. Увеличение прочностных свойств сплавов является фактором, способствующим формированию полос локализованного течения при высокоскоростном нагружении. Характер развития дефектов такого вида соответствует поведению систем с положительной обратной связью. Ширина полос, возникающих при сварке взрывом пластин из двухфазного (α + β) титанового сплава ВТ23, находится в пределах от единиц до десятков микрометров.

Ключевые слова


железо; медь; титановые сплавы; высокоскоростная деформация; сварка взрывом; локализация течения

Полный текст:

PDF

Литература


Дерибас А. А. Физика упрочнения и сварки взрывом. Новосибирск: Наука, 1980. 224 с.

Crossland B. Explosive welding of metals and its application. Oxford Series of Advanced Manufacturing 2, 1982. 233 p.

Седых В. С., Казак Н. Н. Сварка взрывом и свойства сварных соединений. М.: Машиностроение, 1971. 72 с.

Кузьмин С. В., Лысак В. И., Чугунов Е. А., Пеев А. П. Формирование соединения при сварке взрывом // Автоматическая сварка. 2000. № 11. С. 25 - 29.

Кузьмин С. В., Лысак В. И., Рыбин В. В., Пеев А. П. Особенности пластической деформации металла околошовной зоны при сварке взрывом разнородных металлов // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2010. № 5. С. 4 - 11.

Рыбин В. В., Ушанова Э. А., Кузьмин С. В., Лысак В. И. Природа пластического течения металлов в приконтактной зоне при сварке взрывом // Письма в ЖТФ. 2011. Т. 37, № 23. С. 26 - 33.

Meyers M. A. Dynamic Behavior of Materials. New York: John Wiley & Sons, 1994. 668 p.

Захаренко И. Д. Сварка металлов взрывом. Минск: Навука i тэхнiка, 1990. 205 с.

Конон Ю. А., Первухин Л. Б., Чудновский А. Д. Сварка взрывом. М.: Машиностроение, 1987. 216 с.

Лысак В. И., Кузьмин С. В. Сварка взрывом: монография. М.: Машиностроение, 2005. 543 с.

Nassiri A., Kinsey B. Numerical studies on high-velocity impact welding: smoothed particle hydrodynamics (SPH) and arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) // Journal of Manufacturing Processes. 2016. V. 24, No. 1. P. 376 - 381.

Батаев И. А. Формирование структуры сваренных взрывом материалов: экспериментальные исследования и численное моделирование // Обработка металлов: технология, оборудование, инструменты. 2017. № 4(77). С. 55 - 67 (doi: 10.17212/1994-6309-2017-4-55-67).

Nassiri A., Vivek A., Abke T. et al. Depiction of interfacial morphology in impact welded Ti/Cu bimetallic systems using smoothed particle hydrodynamics // Applied Physics Letters. 2017. V. 110, No. 23. P. 231601 (doi: 10.1063/1.4984742).

Lee T., Nassiri A., Dittrich T. et al. Microstructure development in impact welding of a model system // Scripta Materialia. 2020. V. 178. P. 203 - 206 (doi: 10.1016/j.scriptamat.2019.11.031).

Feng J., Chen P., Zhou Q. et al. Numerical simulation of explosive welding using smoothed particle hydrodynamics method // The International Journal of Multiphysics. 2017. V. 11, No. 3. P. 315 - 326 (doi: 10.21152/1750-9548.11.3.315).

Mori A., Tanaka S., Hokamoto K. Optical observation of metal jet generated by high speed inclined collision // Selected Papers From the 31st International Congress on High-Speed Imaging and Photonics. International Society for Optics and Photonics. 2017. V. 10328. P. 103281Q (doi: 10.1117/12.2270473).

Bataev I. A., Tanaka S., Zhou Q. et al. Towards better understanding of explosive welding by combination of numerical simulation and experimental study // Materials & Design. 2019. V. 169. P. 107649 (doi: 10.1016/j.matdes.2019.107649).

Kheifets A. E., Zel'dovich V. I., Frolova N. Y. et al. Phase and structural transformations in a low-carbon steel that occur upon the collapse of a cylindrical shell // Physics of Metals and Metallography. 2017. V. 118, Iss. 7. P. 681 - 690.

Зельдович В. И., Фролова Н. Ю., Хейфец А. Э. и др. Деформационно-температурные процессы, происходящие при схлопывании толстой цилиндрической оболочки из стали 20 // Физика металлов и металловедение. 2015. Т. 116, № 3. C. 300 - 308.

Гуревич Л. М., Тыков Ю. П., Киселев О. С. Закономерности формирования структурно-механической неоднородности при сварке взрывом алюминия с титаном // Сварочное производство. 2013. № 2. С. 14 - 18.

Лазуренко Д. В., Батаев И. А., Мали В. И. и др. Структурные преобразования, происходящие в процессе сварки взрывом легированной стали и высокопрочного титана // Физика металлов и металловедение. 2018. Т. 119, № 5. С. 495 - 503 (doi: 10.7868/S0015323018050091).

Bataev I. A., Ogneva T. S., Bataev A. A. et al. Explosively welded multilayer Ni - Al composites // Materials & Design. 2015. V. 88. P. 1082 - 1087 (doi: 10.1016/j.matdes.2015.09.103).

Bataev I. A., Lazurenko D. V., Maluytina Yu. N. et al. Ultrahigh cooling rates at the interface of explosively welded materials and their effect on the formation of the structure of mixing zones // Combustion, Explosion, and Shock Waves. 2018. V. 54, No. 2. P. 238 - 245 (doi: 10.1134/S0010508218020132.u).




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2021.12.41-47

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2024