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爆炸焊接复合板界面残余应力的研究

陈会丽  
【摘要】:几乎所有的加工制造过程、温度的急剧变化以及塑性变形都会产生残余应力。材料内部的残余应力对工件的质量与使用寿命有着重要的影响。因而残余应力的测量、控制与消除是材料加工领域的一个重要方面。本文主要研究爆炸焊接复合板界面的残余应力。 本文首先从爆炸焊接的概念、应用等角度分析了爆炸焊接的工艺特殊性,然后对爆炸焊接残余应力的产生进行理论分析,并综合讨论了在工程上广泛应用的残余应力测试技术,在此基础上,采用了合理的测试爆炸焊接复合板界面残余应力的方法——机械释放法中的钻孔法。机械释放法是采用电阻应变片测定构件的应力,再根据应力应变的关系确定构件的应力状态。 文章还进一步详细阐述了钻孔法测试残余应力的基本原理,自行设计残余应力的测试实验,针对不同爆炸焊接工艺参数下的Cu—Al复合板进行测试分析,并对整个实验误差进行分析,得出爆炸焊接复合板界面的残余应力是以拉—拉应力状态为主,与理论相符,从而可知用钻孔法测试爆炸焊接复合板界面的残余应力是可行的。 同时,本文还详细分析了爆炸焊接界面的残余应力与炸药的药量、爆炸间隙距离以及基础之间的关系,对改善爆炸焊接的工艺参数,提高产品质量有一定的指导意义。当基材为纯铝,覆材为纯铜,厚度分别为3mm和2mm,爆炸焊接的炸药数量为1.0g/cm~2,间隙距离为5mm,采用比较干燥的砂作为爆炸焊接的基础时,产生的残余应力值比其它工艺参数下的值小,其测量的最大值达到315.9MPa。 为了能从多个方面了解爆炸焊接复合板的质量,对复合板作了常规力学性能实验。在上述工艺参数下,测得Cu—Al复合板的抗拉强度为127MPa,剪切强度为117.5 MPa,达到了最低使用标准,经180°内弯曲和外弯曲实验后,表面无裂纹,结合界面无分层现象。 最后,本文还指出了实验中存在的问题和困难,提出了解决的方法,为后续工作的研究指明了方向。


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