Градиент электрического потенциала при прохождении импульсов большой плотности возникает в результате концентрации электромагнитного поля на микротрещинах, порах, границах зерен, имеющих место при малом времени импульса t = 0,1…0001 с. Это приводит к значительным градиентам температур на дефектах структуры и возникновению в дефектных зонах значительных сжимающих термоупругих напряжений, приводящих к их залечиванию. При высоких температурах в дефектных зонах происходит также динамический отжиг, протекающий практически мгновенно благодаря активизации процессов диффузии. Отличительной особенностью динамического отжига является наличие множественных очагов рекристаллизации. Оптимальный по длительности и амплитуде импульс формирует в обрабатываемом объеме мелкодисперсную структуру с размером зерен 5…10 мкм.
Описанная диффузионная модель находит все большее признание и интенсивно изучается. Так, установлено, что при условии адиабатичности в устье трещины возникают сжимающие термические напряжения, приводящие к ее залечиванию. Сделан вывод о том, что за счет пропускания импульса тока высокой плотности возможно затормозить развитие быстрых макроскопических трещин, предложен способ залечивания макротрещин путем пропускания через пластину с трещиной импульса электрического тока (ИЭТ) в направлении, перпендикулярном фронту трещины.
В ряде работ показана важность разогрева при электроимпульсном воздействии. Речь идет не о тотальном разогреве всего проводящего образца, а о локальных вспышках температуры на микронеоднородностях предварительной пластической деформации. Установлено также, что пинч-эффект, при котором происходят упругие колебания образца вследствие воздействия собственного магнитного поля, мало сказывается на скачках деформации и относится к второстепенным факторам при ЭИВ.
Электроимпульсная деформация может рассматриваться как сложное комплексное явление, если брать развитие пластической деформации в макроскопическом объеме, при этом динамика индивидуальных дислокаций не способна описать макроскопическое пластическое течение. Пластическая деформация развивается одновременно на нескольких взаимосвязанных и взаимообусловленных, но не сводимых друг к другу структурных уровнях /9/.
При таком подходе особую роль играют зоны концентраторов напряжений, где и протекают основные деформационные процессы микро- и мезоскопического уровней. Материал в зонах концентраторов находится в особом состоянии и поэтому дает аномальные отклики на внешнее воздействие. Изменение механических характеристик под действием токовых импульсов должны сопровождаться перестройками в дефектной подсистеме деформируемого тела и, как следствие, в формировании особых типов субструктур.
Отмечается, что эффекты от введения ИЭТ проявляются в металлах при пропускании через них импульсов тока с удельной электрической энергией q = 1…10 Дж/мм3 длительностью 0,01…1,00 с при плотности тока j = 102…103 А/мм2. Эти параметры создают необходимый градиент физических полей в металлах. В зависимости от количества удельной электрической энергии и плотности импульсного тока, а также условий его введения в заготовку (или деталь) возможно проявление следующих эффектов, находящих применение в производстве:
1) Восстановление пластических свойств металлов после значительной степени деформирования, устранение упругих деформаций после штамповки и уменьшение уровня остаточных напряжений (ОН), что позволяет заменить традиционную термообработку в печах. Из-за малой длительности импульсов тока и сравнительно низкой температуры интегрального разогрева пластификация любых материалов, в том числе титановых сплавов, может проводиться без использования контролирующей среды в обычных атмосферных условиях.
2) Повышение и восстановление ресурса пластичности деталей, работающих при циклическом нагружении /9/. Применение обработки ИЭТ позволяет залечивать не только дефекты исходной структуры деталей, еще не подвергшихся циклическому нагружению, но и усталостных трещин при наработке, составляющей 70…80 % от разрушающей. В результате оказывается возможным не только повышение ресурса, но и его полное восстановление после указанной наработки, что эквивалентно снижению потребности в выпуске деталей.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.