мікротріщин і крихких розплавів на кордоні АД1-МА20 в тришарової композиції. Попередній отжиг сплавів магнію при температурі 450 о С усував його структурну неоднорідність і підвищував пластичність (твердість знижувалася до 0,50 - 0,55 ГПа в порівнянні з 0,70 - 0,78 ГПа в стані поставки) [2].
2. Залишкові напруження в магнієво-алюмінієвих композитах
Залишкові напруження були досліджені в композиціях, склад яких наведено в таблиці 1. Зварювання вибухом у всіх випадках виробляли на оптимальних режимах, що забезпечують руйнування зразків при випробуваннях на відрив шарів по найбільш слабкому основному металу композиції. Залишкові напруження визначали механічним методом на призматичних зразках розмірами 25х60 мм [2].
Таблиця 1
Склад і стан досліджених композицій
ОпитСостав композіцііСостояніе, в якому досліджувалися залишкові напряженія1АД1-МА20После зварювання вибухом (СВ) 2АД1-МА20СВ і нагрівання 100 ° С протягом 1 ч3АМг6-АД1-МА20СВ АМгб із заготівлею з досвіду 14АМг6-АД1-МА20СВ АМгб із заготівлею з досвіду 25АМг6-АД1-МА20СВ і нагрівання 300 ° С протягом 1 ч
Розподіл напружень в біметалах МА20-АД1 після зварювання вибухом і його нагрівання протягом години до 100 ° С практично однаково (малюнок 1). У біляшовних зонах виникли високі напруги розтягнення (? Max=100-115 МПа), які при видаленні від кордону розділу різко убувають і міняють знак. У шарі АД 1 діють залишкові напруги стиску величиною до 80-90 МПа, а в більшій частині магнієвого шару - до 10 МПа, які поблизу вільної поверхні МА20 переходять у розтягують.
а) б)
Малюнок 1 - Епюра залишкових напружень у композиції АД 1 зварювання вибухом (а) і наступного нагріву протягом 1:00 (б).
Подальша приварка АМг6 до композицій АД1 + МА20 з боку АД1 призвела до появи в тришарових з'єднаннях (малюнку 2) нових, близьких (досвід 3 і 4) за характером розподілу полів залишкових напруг. Внаслідок термопластичних деформацій в зоні з'єднання утворилися залишкові напруги розтягнення з піковим значенням поблизу кордону АМг6 + АД1 до 130-160 МПа. Більше тепловиділення при зварюванні на кордоні АМг6 - АД1 в порівнянні з кордоном Амг 6+ МА20 викликало утворення спільної зони розтягуючих напружень в значній частині шарів АМг6 і АД1. З наближенням до вільної поверхні напруги в АМг6 змінюють знак і на вільній поверхні досягають 80-100 МПа. У АД1 діють напруги розтягнення і лише на кордоні з МА20 переходять в напруги стиснення. У МА20 залишкові напруження не перевищують 50 МПа і тричі змінюють знак [2].
Нагрівання композиції АМг6 + АД1 + МА20 до 300 ° С з витримкою протягом 1:00 (досвід 5) призвів до утворення на границі розділу інтерметаллідним прошарку, знизив міцність з'єднання до 20-30 МПа і викликав повний перерозподіл залишкових напруг (малюнок 3). Нове поле напружень з їх різким стрибком поблизу кордону розділу виникло внаслідок відмінності в коефіцієнтах лінійного розширення магнію і алюмінію. При цьому в шарі МА20 (а=27,9х10 - 6 град - 1) діють напруги розтягнення, а в шарі алюмінію (а=25,4х10 - 6 град - 1) - напруження стиску. Їх максимальні значення досягають 55 МПа [3].
а) б)
Малюнок 2 - Епюра залишкових напружень у композиції АМг6 + АД1 + МА20 після зварювання вибухом без проміжного нагріву (а) і з проміжним нагріванням до 100 о С перед приваркой шару Амг 6 (б)
Малюнок 3 - Епюра залишкових напружень у композиції АМг6 + АД1 + МА20 після зварювання вибухом і подальшого нагрівання до 300 о С.
Таким чином, тришарова композиція алюмінієвий сплав АМг6 - алюміній АД1 - магнієвий сплав МА20 може застосовуватися в зварних різнорідних конструкціях, зокрема в якості перехідників, безпосередньо після зварювання вибухом без проміжних нагревов при допустимих температурах 100 ° С, оскільки останні, по суті, не змінюють спочатку виникло поле залишкових напружень, а нагрівання до більш високих температур є неприпустимим через падіння міцності з'єднання АД1 + МА20.
Для підвищення працездатності магнієво-алюмінієвої композиції доцільно вводити між шарами АМг6 і МА20 біметалічну прошарок ВТ1-0-АД1, яка за рахунок титану, що має найменший температурний коефіцієнт лінійного розширення, забезпечує після відпустки при 300 ° С найбільш сприятливий розподіл залишкових напружень при збереженні міцності композиційного з'єднання [4].
3. Проектировка деталі
Тришарова втулка виготовляється методом зварювання вибухом з листових заготовок металів АМг6, АД 1 і МА 20.
Листовий прокат з АМг6 і АД1. Плити виготовляють відповідно до ви...
