L.B. Pervukhin, T. A. Shishkin, O. L. Pervukhina

SPECIFICITY OF EXPLOSIVE WELDINGIN MARGINAL ZONES

EPNM-2012, Страсбург

Institute of Structural Macrokinetics and Materials ScienceRussian Academy of Sciences

Bitrub International, Ltd.

Marginal defects occurring in welding explosion

•краевые и угловые непривары,«зубчатая» обрезь нависаний по боковым кромкам со сколами и трещинами, вырывы плакирующего слоя на конечных участках сварки и углах

edge and corner poor penetration, "gear" trimmings overhangs the side edges of the chipped and cracked, pulling on the end of the clad layer welding stations and angles

Research technique

• определение по известным методикам параметров в области ударно-сжатого газа (УСГ) в сварочном зазоре в зоне установившейся сварки и краевых зонах;

• проведение экспериментов на листах промышленных размеров и анализ результатов сварки взрывом;

• разработка условий обеспечивающих стабильность процесса сварки взрывом по всей поверхности и экспериментальная проверка результатов.

Determine the parameters of shock-compressed gas in the welding gap in the zone established welding and marginal zones.

To carry out experiments on sheets of industrial size and analyze the results of explosive welding.

Develop conditions for ensuring the stability of explosive welding process over the entire surface and experimentally verify the results.

1 01

0 1 0

6 /

8 / 1

V Vр

р V V

0 1 01

1 0 1 0

/ 6

8 / 1

р рV

V р р

1 1 1

0 0 0

Т р V

Т р V

2 1 0

1 0

/ 17

5 1 /

р рМ

V V

The equations for determining the parameters of shock-compressed gas

р1 и р0 – the absolute pressures in the shock-compressed gas area and surrounding atmosphere;V1 и V0 – gas volumes before and after compression;ρ1 и ρ0 – gas densities behind and before break;γ – adiabatic exponent;М – Mach number

1

2

11

0

1

2

1

22

1к

Pv

sb

bsl ρ0 – flowing gas density; b – length of the

line of contact, P1 – pressure in the shock-compressed gas, Vк – velocity of the point of contact, - velocity of the gas, l - extent of the zone of shock-compressed gas, s – distance from the point of contact

Equations of dependence determining the size of shock-compressed gas area

Calculations of the parameters of shock-compressed gas

Исходные данные: • скорость детонации взрывчатого

вещества (ВВ) 2400-3500 м/с, • отношение массы ВВ к массе

метаемой пластины 0,9 -1,• сварочный зазор 6-8 мм,• угол сварки 11-13 градусов, • скорость метания 400-600 м/с. Оценочные значения параметров

в зоне химической реакции ВВ: давление 1-2 ГПа, температура 3000 - 4000 К

Результаты расчётов: • В области УСГ: давление 7-

12 МПа, • температура 2700-5000 К, • протяжённость области УСГ на

расстоянии 6000 мм от начала сварки составляет 250 -300 мм

• В краевых зонах: давление в области УСГ 0,1 МПа,

• температура 273-293 К

Initial data:detonation velocity explosive is 2400-3500 m/s,the ratio of the mass of the explosive to the mass of the cladding plate is 0.9 -1welding gap is 6-8 mm,welding angle is 11-13 degrees,throwing velocity is 400-600 m / s.Estimated values of parameters in the chemical reaction zone of explosive: pressure is 1.2 GPa, temperature is 3000 - 4000 K

The results of calculations:In the shock-compressed gas: the pressure of 7.12 MPa,temperature is 2700-5000 K,the length of shock-compressed gas at a distance of 6000 mm from the start of welding is 250 -300 mmIn marginal zone: the pressure is 0.1 MPa,temperature is 273-293 K

The design scheme of explosion weldinga – width of the chemical reaction zoneh – the welding gapl – length of the shock-compressed gas area – corner of WeldingVn – velocity of throwingD – detonation velocityVk – contact point velocity

To ensure the stability of the process of explosion welding on the entire surface, including the marginal zone, you must set the parameters in the welding zone from the condition:

K – The empirical coefficient

SPECIFICITY OF EXPLOSIVE WELDING IN MARGINAL ZONESwelding conditions In the zone of the

explosive chemical reaction

In the shock-compressed gas

D=Vk m/s mexpl /mcl h, mm

, degree

Vnm/s P, GPa T, K P, MPa

Т, К l, mm

2400-3500

0,9 -1 6-8 11-13 400-600

1-2 3000 - 4000 7-12 2700-5000

250 -300

Conclusions

• В краевых зонах вследствие резкого падения параметров области УСГ (температуры и давления) в плакирующем листе возникают напряжения сдвига, которые растут по мере продвижения фронта сварки, что приводит к появлению деформации удлинения в направлении сварки и при исчерпании пластичности металла образованию трещин и разрушений.

• Для обеспечения стабильности процесса сварки взрывом на всей поверхности, включая краевые зоны, необходимо задавать параметры области УСГ в зоне сварки из условия:

In marginal areas due to the sharp fall of shock-compressed gas parameters (temperature and pressure) in the cladding sheet shear stresses arise, which grow as you move the front welding, which leads to deformation of elongation in the direction of welding and the exhaustion of ductility of the metal cracking and damage.

To ensure the stability of the process of explosion welding on the entire surface, including the marginal zone, you must set the parameters in the welding zone from the condition:

Marginal zone of bimetal obtained under the