ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 28 № 2 2026 336 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ сочетанию высокой прочности и низкой стоимости стали с низкой плотностью и высокой теплопроводностью, а также электропроводностью алюминия [4–6]. Однако соединение этих материалов традиционными методами сварки, основанными на плавлении, затруднено из-за образования хрупких интерметаллидных фаз (FeAl, Fe3Al и др.), которые резко снижают прочность сварного шва. Экспериментальному исследованию сварки взрывом пары «алюминий – нержавеющая сталь» посвящен ряд работ [7–12]. В работе Б.С. Злобина выполнен анализ кинематических параметров, определяющих начало образования соединения при косом соударении алюминиевых и стальных пластин, а также приведены экспериментальные данные о течении материала в зазоре между соударяющимися заготовками [7]. Формированию интерметаллидных фаз в биметаллах алюминий-сталь при сварке взрывом посвящены работы [13–15]. Установлено, что термическая обработка сваренных взрывом композитов приводит к образованию хрупких интерметаллидных фаз различного стехиометрического состава, существенно снижающих прочность соединения. Процесс сварки взрывом основан на высокоскоростном соударении заготовок, для которого характерны большие пластические деформации и локальное выделение тепла. Одним из основных параметров, определяющих характер пластического течения материала в зоне соединения и, как следствие, качество сварки, является угол соударения (γ) [12]. От его величины зависят морфология сварного шва, форма струи и температурно-деформационные условия формирования соединения [16, 17]. F. Grignon с соавторами [16] экспериментально и расчетными методами показали, что при сварке взрывом алюминия с алюминием малые углы соударения (γ = 4°) способствуют формированию гладкой границы, тогда как увеличение угла до 14° приводит к волновой морфологии соединения. В соответствии с исследованиями, проведенными с помощью численного моделирования, было показано, что угол соударения определяет контактное давление, сдвиговые напряжения и величину пластической деформации [17]. В макромасштабе характер распределения давления в окрестности точки контакта в значительной степени зависит от скорости соударения. Эта скорость, в свою очередь, определяется как скоростью метаемой пластины, так и величиной угла соударения γ. Таким образом, параметры соударения существенно влияют на распределение температурных и деформационных полей в зоне соединения. На наноуровне параметры соударения влияют на особенности дислокационного скольжения, а также протекание диффузионных процессов [17]. Экспериментальное определение температуры, а также скорости и степени деформации в процессе высокоскоростного соударения крайне сложно и часто невозможно. Одна из редких работ в этой области представлена В.В. Паем с соавторами, измерение температуры при взрывном обжатии ими проводилось с помощью метода естественной термопары [18]. Несмотря на появление подобных экспериментальных подходов, математическое моделирование является эффективным инструментом для изучения особенностей процесса высокоскоростного соударения. В последние годы для моделирования задач, связанных с реализацией больших пластических деформаций, часто применяется бессеточный метод гидродинамики сглаженных частиц (Smoothed Particle Hydrodynamics, SPH) [19–21]. В работах группы S. Tanaka и K. Hokamoto было показано, что метод SPH позволяет с высокой точностью воспроизводить процессы формирования волновой границы, вихревых зон и струи, а также корректно описывать кинематику процесса соударения [22, 23]. Тем не менее системный анализ влияния угла соударения на комплекс термомеханических характеристик применительно к паре А5 / 12Х18Н10Т в литературе представлен недостаточно полно, и получение таких количественных закономерностей представляет научную новизну настоящей работы. Целью работы является исследование влияния угла соударения на температурные и деформационные характеристики процесса сварки алюминия А5 с нержаве ющей сталью 12Х18Н10Т при высокоскоростном соударении с использованием численного моделирования методом гидродинамики сглаженных частиц (SPH). Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: – построение двумерной модели процесса сварки взрывом композиции А5 / 12Х18Н10Т
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1