Istraživanje procesa eksplozivnog zavarivanja i karakterizacija dobijenog spoja visokolegiranog alatnog i niskougljeničnog čelika

Abstract

U uvodnom delu dati su ciljevi doktorske disertacije, odnosno izučavanje procesa primene nekonvencionalnog postupka eksplozivnog zavarivanja visokolegiranog alatnog čelika i niskougljeničnog konstruktivnog čelika i definisane su metode za utvrđivanje kvaliteta dobijenog spoja. Date su osnovne hipoteze od kojih se polazi. Dat je pregled osnovnih metoda koje će se koristiti za analizu eksplozivno zavarenog spoja. One obuhvataju analitičke metode za analizu i obradu dobijenih rezultata, i eksperimentalne metode uz primenu savremene merne opreme. Navedena je potencijalna primena eksplozivnog zavarivanja za izradu industrijskih noževa. Posedovanje odgovarajućih alata za sečenje pomoći će u poboljšanju procesa i povećanju profitabilnosti. Za dobijanje kvalitetnog reza noževi se izrađuju od pogodnog materijala za svoju namenu u industriji. Navedene su potencijalne prednosti noža dobijene ovim postupkom. Drugo poglavlje se bavi teorijskim aspektom eksplozivnog zavarivanja. Dati su osnovni pojmovi eksplozivnog zavarivanja. Data je tabela sa kombinacijama metala koji su uspešno zavareni. Opisan je i neophodan proračun za dobijanje većine parametara za izvođenje eksperimenta sa obrazloženjem važnosti istih. Treće poglavlje se bavi bezbednosnim aspektom u procesu eksplozivnog zavarivanja. Prilikom izvođenja postupka eksplozivnog zavarivanja mora se strogo voditi računa o bezbednosti. Prikazan je proračun kritičnog rastojanja čiji je osnovni parametar bio oštećenje sluha. Kratak osvrt je na proračunu uticaja termalnog efekta. Data je gruba procena strukturalnih oštećenja usled eksplozije uz pomoć empirijski izvedenih modela na osnovu analize nesreća, ispitivanja i podataka o ratnoj šteti. Ostale potencijalne opasnosti kao što je razletanje fragmenata prilikom detonacije nisu uzete u obzir. U četvrtom poglavlju su prikazani preliminarni proračuni eksplozivnog zavarivanja dva čelika, proračun kritičnog rastojanja neophodnog za bezbedno izvođenje eksperimenta, kratak opis korišćenog eksploziva i prateće opreme. Takođe se prikazuje postupak eksplozivnog zavarivanja opružnog čelika u svrhu preliminarnog ispitivanja i alatnog čelika kao završni eksperiment. Prikazana eksperimentalna postavka obuhvatala je izbor polaznih materijala, eksploziva, elektrodetonatorskih kapisli, ploča, kutijastih elemenata,sečenje i uklanjanje oksidnog sloja ploča, formiranje kutijastih elemenata sa umetkom za elektrodetonatorsku kapislu. Obezbeđivanje alata i pribora za terenske uslove. Obezbeđivanje adekvatnog poligona za izvođenje eksperimenta. Obezbeđivanje pirotehničkog tima za realizaciju eksperimenta. Peto poglavlje se bavi opisom metoda, merne opreme i načinom na koji će biti korišćena u analizi dobijenih ploča u izvedenom eksperimentu. Šesto poglavlje se bavi pripremom uzoraka za različite testove kao što je, ultrazvučna defektoskopija, rendgenografska ispitivanja, metalurška ispitivanja, ispitivanje spoja penetrantima, kavitaciona ispitivanja, ispitivanje mehaničkih svojstava i dr. Za sva ispitivanja je korišćena savremena merna oprema. Rezultati ispitivanja su sistematizovani i prezentovani u odgovarajućim tabelama i dijagramima. Uspostavljene su međusobne zavisnosti rezultata eksperimenata koje omogućavaju jasniju sliku o parametrima za ocenu kvaliteta ostvarenog spoja. Rezultati eksperimentalnih ispitivanja će omogućiti stvaranje uslova za buduće formiranje numeričkih modela, primenu metode konačnih elemenata i simulaciju eksplozivnog zavarivanja...

In the introductory part, the objectives of the doctoral dissertation are given, that is, the study of the process of applying the unconventional procedure of explosive welding of high-alloy tool steel and low-carbon structural steel and defining the methods for determining the quality of the resulting joint. Basic hypotheses from which to start are given. An overview of the basic methods that will be used for the analysis of an explosively welded joint is given. They include analytical methods for analyzing and processing the obtained results, and experimental methods with the application of modern measuring equipment. The potential application of explosive welding for the production of industrial knives is indicated. Having the right cutting tools will help improve processes and increase profitability. In order to obtain a quality cut, the knives are made of suitable material for their purpose in the industry. The potential advantages of the knife obtained by this process are listed. The second chapter deals with the theoretical aspect of explosive welding. It describes what explosive welding is and what it includes. A table is given with the combinations of metals that have been successfully welded. The calculation necessary to obtain most of the parameters for performing the experiment is also described, with an explanation of their importance. The third chapter deals with the safety aspect in the explosive welding process. When performing the explosive welding procedure, safety must be strictly taken into account. The calculation of the critical distance was presented, the main parameter of which was hearing damage. A short review is on the calculation of the influence of the thermal effect. A rough estimate of structural damage from air blasts is provided using empirically derived models based on accident analysis, testing and war damage data. Other potential hazards such as flying fragments during detonation were not taken into account. In the fourth chapter are presented: the necessary preliminary calculations of the explosive welding of two steels, the calculation of the critical distance necessary for the safe execution of the experiment, a brief description of the explosive used and the accompanying equipment. The procedure of explosive welding of spring steel for the purpose of preliminary testing and tool steel as a final experiment are also shown. The presented experimental set-up also includes the selection of starting materials, explosives, electro-detonating caps, plates, box elements, etc. Cutting and removing the oxide layer of plates, forming box elements with an insert for an electric detonator capsule. Provision of tools and accessories for field conditions. Providing an adequate training ground for conducting the experiment. The fifth chapter deals with the description of the measuring equipment and the way it will be used in the analysis of the plates obtained in the performed experiment...