T10、3Cr13与Q235钢的爆炸焊接过程数值模拟及实验研究

【摘要】：作为一种高效的金属焊接和材料复合的生产工艺，爆炸焊接就以其独特的优势迅速引领了复合材料生产的发展方向，其生产成本低廉，方式简便，性能优良，并且能充分发挥基复板各自优异的性能。 硬脆金属与普碳钢的爆炸焊接能进一步扩展硬脆钢的应用，还提供了一种提高材料表面耐磨性的新方法。 本文采用理论计算了T10-Q235、3Cr13-Q235爆炸焊接的工艺参数，考虑到硬脆金属的硬脆性，适当降低了装药量以及基复板间距，选取了不同的实验参数通过大型有限元软件LS-DYNA对复合板的爆炸复合过程进行了模拟，得出了：T10为6mm时，药高为30mm，间距为5mm或6mm；3Cr13为3mm时，药高为18mm，间距为3mm，界面的结合率较高。 通过实验研究，对爆炸焊接界面结合区的变形有了进一步的了解，爆炸焊接波状界面的形成源于波状的荷载，同时不均匀的变形形成了波峰和波谷处的漩涡，在爆轰的高温下形成了一些熔化块；通过SEM扫描电镜的分析可以得出，在几十μm的过渡层中存在着扩散。也就是说爆炸焊接融合了压力焊、熔化焊和扩散焊的特征，进一步说明了它是“三位一体”的焊接。 通过测量表明，结合区的波幅和波长的比值在0.260~0.314之间（0.281时最稳定），证明了T10-Q235、3Cr13-Q235爆炸焊接已经进行了良好的结合，同时也就证明工艺参数选取合理。