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T10、3Cr13与Q235钢的爆炸焊接过程数值模拟及实验研究

刘士彬  
【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。


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