УДК 539.4
Ю. М. Т е м и с, Х. Х. А з м е т о в,
Д. С. Т и м о ф е е в
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ДЕФЕКТОВ
ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ
НА МАЛОЦИКЛОВУЮ УСТАЛОСТЬ
НЕОДНОРОДНЫХ СТРУКТУР
Выполнено моделирование образования дефектов при диффузион-
ной сварке. Методами математического моделирования показано,
что дефекты в области сварки и их ориентация существенно влия-
ют на циклическую долговечность соединения. Оценено влияние ми-
кроструктурной неоднородности материала на циклическую дол-
говечность соединения, траекторию и скорость распространения
трещины.
E-mail:
jmt@newmail.ru
Ключевые слова
:
дефект, диффузионная сварка, циклическая долговеч-
ность, распространение трещины.
Диффузионная сварка — технологический процесс соединения как
одинаковых, так и разнородных материалов без расплавления, причем
получаемое соединение может обладать характеристиками до 95
. . .
99
%
от соответствующих показателей исходного материала. Однако даже
тщательно проведенная сварка не лишена дефектов. В зоне соедине-
ния из-за неправильного выбора или нанесения stop-off — вещества,
препятствующего сварке отдельных областей заготовок, и образова-
ния хрупкого оксидного слоя могут образовываться непровары, ско-
лы и микротрещины. Моделирование их формирования и влияния на
характеристики соединения затруднительно, так как зависит от кон-
кретных условий сварки. Поэтому рассмотрим наиболее распростра-
ненные дефекты — микропоры, образование которых связано с шеро-
ховатостью соединяемых поверхностей. К порам отнесем замкнутые
полости (рис. 1,
а, б
)
в зоне соединения, не содержащие оксидов и
stop-off. За счет поверхностной диффузии материала при сварке они
приобретают близкую к сферической форму и могут быть аппрокси-
мированы сферическими полостями.
Модели закрытия пор.
В первой модели принимаются во внима-
ние лишь микропоры, и полагается, что их закрытие связано только с
ползучестью и диффузией [1]:
da
dt
total
=
da
dt
creep
+
da
dt
diffusion
,
(1)
d
dt
a
(
t
)
diffusion
=
−
D
ν
Ω
2
γ
a
+
P
ext
kTa
,
(2)
154
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2012