Ученые из России создают новую методику исследования сварки взрывом

Впервые в мире измерить температуру металлов при сварке взрывом смогли ученые из ВолгГТУ совместно с коллегами из Института гидродинамики СО РАН.

По их словам, результат позволит серьезно усовершенствовать эту технологию, востребованную в ракетно-космической отрасли и энергетике. Исследование опубликовано в журнале Thermal Science and Engineering Progress.

Сварка взрывом – метод получения различных слоистых металлических композитов. Отличие этого метода в том, что при его использовании не происходит диффузии металлов, то есть между слоями сохраняется четкая граница, объяснили ученые.

Происходит такая сварка за счет разгона металлических пластин под действием взрыва и дальнейшего их соударения под определенным углом. В месте удара возникает высокое давление, из-за чего металл ведет себя подобно жидкости. В зоне соударения как правило формируются волны, а перед точкой контакта наблюдается кумуляция. Соединение, по словам ученых, образуется в твердой фазе, то есть без расплавления, сообщает РИА Новости.

Таким путем можно объединять металлические тела площадью от несколько квадратных дециметров до нескольких квадратных метров, отметили специалисты. Широкому применению этой технологии, однако, мешает недостаточная изученность ее физических параметров, особенно – температуры в области соударения.

Ученые Волгоградского государственного технического университета (ВолгГТУ) совместно с коллегами из Института гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН нашли решение этой проблемы. По их словам, предложенная методика позволяет точно измерить температуру контактирующих металлов в процессе сварки взрывом, несмотря на то, что он занимает миллионные доли секунды.

"Ни один современный метод термометрии не способен снять показатели в столь короткий промежуток времени, однако нам это удалось – в качестве датчиков мы использовали сами свариваемые материалы. Соединив сваркой взрывом медь и константан, мы получили термопару, которая в момент создания сразу же сформировала электросигнал, по которому мы установили искомую температуру", – рассказал первый проректор ВолгГТУ, член-корреспондент РАН Сергей Кузьмин.

Полученные экспериментальные данные, по словам специалистов, позволят лучше управлять процессом сварки, регулируя свойства получаемых композитов. Создаваемые таким образом материалы востребованы сегодня в ракетно-космической отрасли и энергетике, отметили ученые.

"Мы впервые в мире экспериментально определили температуру металлов и динамику ее изменения на границе сварного соединения и в прилегающей околошовной зоне", – подчеркнул Кузьмин.

Исследование проводилось совместно со специалистами Института гидродинамики СО РАН. В дальнейшем научный коллектив намерен найти полное решение тепловой задачи для взрывной сварки, то есть описать все ударно-волновые и деформационные процессы на границе свариваемых металлов, а также процессы тепло-массообмена и кумуляции в зазоре между ними.