Влияние толщины жесткой прослойки на напряженно-деформированное состояние металлографитовых узлов при термическом нагружении

Abstract

Определено влияние толщины промежуточной твердой прослойки на напряженно-деформированное состояние при диффузионной сварке и пайке узлов из разнородных материалов. Методом компьютерного моделирования решена осесимметричная упругопластическая задача для быстрого охлаждения узла после сварки. Проведено сравнение полей и эпюр напряжений в узлах при различной толщине прослойки и в случае ее отсутствия. Установлено, что все напряжения в узле сосредоточены в непосредственной близости от места стыка соединяемых материалов и прослойки. При этом характер полей напряжений в соединяемых материалах существенно не изменяется с изменением толщины прослойки, однако изменяется их уровень. С увеличением толщины прослойки точка максимума напряжений растяжения в графите постепенно удаляется от стыка, и его величина уменьшается. Для уменьшения опасности разрушения графита после охлаждения узла целесообразно использовать жесткую прослойку толщиной не менее 1 мм.

Визначено вплив товщини проміжного твердого прошарку на напружено-деформований стан під час дифузійного зварювання і паяння вузлів із різнорідних матеріалів. Методом комп’ютерного моделювання розв’язано вісесиметричну пружно-пластичну задачу при швидкому охолодженні вузла після зварювання. Проведено порівняння полів і епюр напружень у вузлах за різної товщини прошарку і за його відсутності. Установлено, що все напруження у вузлі зосереджено досить близько від місця стику з’єднуваних матеріалів і прошарку. При цьому характер полів напружень зі зміною товщини прошарку суттєво не змінюється, але змінюється їх рівень. Зі збільшенням товщини прошарку точка максимуму розтяжних напружень у графіті поступово віддаляється від стику, і його величина зменшується. Щоб зменшити небезпеку руйнування графіту після охолодження вузла, доцільно використовувати жорсткий прошарок товщиною не менше, ніж 1 мм.

The effect of the rigid interlayer thickness on the stress-strain state of the assemblies from dissimilar materials on their diffusion welding and brazing was evaluated. The axisymmetric elastoplastic problem was solved via computer simulation on rapid cooling of the assembly after welding. Stress fields and epures were compared at different interlayer thicknesses and in its absence. All stresses in the assembly were established to concentrate in the immediate vicinity of the material-interlayer butt. Stress field patterns in the joined materials do not greatly change, however, stress levels are changing. With an increase in the interlayer thickness, the maximum of tensile stresses in graphite is gradually moving away from the butt, and its value decreases. For reducing the risk of graphite fracture after assembly cooling, it would be appropriate to use a rigid inter-layer no less than 1 mm thick.