ПРОЦЕССЫ ЗАЛЕЧИВАНИЯ МИКРОТРЕЩИН В МЕТАЛЛЕ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ИМПУЛЬСОВ ТОКА ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТИ
Аннотация
Рассматриваются процессы трансформации дефектов типа плоских микротрещин с линейными размерами порядка 10 мкм, протекающие в материале при обработке металлических образцов кратковременными импульсами электрического тока высокой плотности. Исследование осуществляется численно на основе связанной модели воздействия интенсивным электромагнитным полем на предварительно поврежденный термоупругопластический материал с упорядоченной системой дефектов, которая учитывает плавление и испарение металла, а также зависимость всех его физико-механических свойств от температуры. Решение получающейся системы уравнений ищется методом конечных элементов на подвижных сетках с использованием смешанного эйлеро-лагранжева метода. На основе предложенной модели показано, что при определенных условиях плоские микротрещины могут завариваться и, таким образом, полностью залечиваться. Этот процесс происходит путем одновременного уменьшения длины микротрещины, выброса струи расплавленного металла из вершины внутрь трещины и смыкания ее берегов (уменьшение поперечного размера плоской микротрещины). Исследуется влияние расстояния между трещинами на процессы деформирования и залечивания микродефектов. Численное моделирование показало, что при расстояниях между трещинами, равных 10 их длинам и более, время, требуемое для полного залечивания дефекта, слабо зависит от расстояния между дефектами, и взаимодействием микродефектов можно пренебречь. Взаимодействие между микротрещинами в металле начинает заметно сказываться на процессе их залечивания, когда расстояние между ними сокращается примерно до 5-6 длин микротрещин. При дальнейшем уменьшении расстояния между дефектами вплоть до того, когда оно становится равным одной длине микротрещины, описанный процесс залечивания качественно не меняется, однако существенно замедляется: выброс расплавленного материала в трещину сохраняется, но уменьшение размеров трещины, особенно в поперечном направлении, значительно сокращается.
Ключевые слова: залечивание микротрещин, торможение трещин, взаимодействие микродефектов, электропластичность, высокоэнергетическое электромагнитное поле, импульс тока, фазовые переходы, плавление, испарение.
