Разработка методики проектирования технологических процессов дуговой сварки алюминиевых сплавов комбинированными импульсами тока

• Автор: Ельцов, Алексей Владиславович
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 156 с. : ил.

Перечень условных обозначений и сокращений

Глава 1. Состояние вопроса, цель и задачи работы

1-1 Анализ существующих технологий сварки алюминия и его сплавов .10 { 2 Особенности возникновения дефектов при сварке алюминия и его сплавов

1.21 Кристаллизационные (горячие) трещины при сварке

■1.12 Оксидная пленка

^ 23 Газовая пористость

1.2 ^/Вольфрамовые включения

2.3 Анализ существующих математических моделей дуговой сварки

1 31 Модели, прогнозирующие внешние дефекты, связанные с формой шва (непровары, прожоги, подрезы и пр.)

1.2 2. Модели, позволяющие прогнозировать склонность к образованию

холодных и горячих трещин

1.33 Модели формирования микроструктуры
1- 3 4 Модели импульсной сварки
1.1{ Цель и задачи работы
Выводы по главе
Глава 2 . Разработка модели импульсно-дуговой сварки
2.. 1 Особенности математического моделирования процессов сварки
алюминиевых сплавов
2.2 Выбор численного метода
2.3 Теплофизические свойства
£ 2/ Особенности моделирования источника теплоты при дуговой сварке
алюминиевых сплавов
21/ ^Существующие модели источников
2-Н2 Разработка эквивалентного источника теплоты с учетом
особенностей импульсно-дуговой сварки
2. 5 Учет теплоотвода в технологическую оснастку (прижимы и
формирующую подкладку)
2. 6 Особенности моделирования процесса импульсной сварки с
низкочастотной модуляцией
2. 7 Разработка программного обеспечения
Выводы по главе
Глава 3 . Исследование особенностей процесса импульсно-дуговой сварки
3.1 Методика проведения экспериментальной работы
3 2 Методика количественной оценки величины теплоотвода в подкладку и прижимы
3.3 Проверка адекватности модели на стационарных режимах
3. // Влияние темпа плавления на параметры термического цикла сварки

3.5 Проверка адекватности модели импульсно-дуговой сварки
3-6 Оценка влияния скрытой теплоты плавления на распространение температурных колебаний при импульсно дуговой сварке
алюминиевых сплавов
Выводы по главе
Глава 4 . Оптимизация и проектирование технологических процессов дуговой сварки алюминиевых сплавов комбинированными импульсами тока
Расчет объема выделившегося газа
1/.2 Управление дегазацией сварочной ванны с помощью комбинации
импульсов различной интенсивности
Выводы по главе
Основные выводы и результаты работы
Список использованных источников
Перечень условных обозначений и сокращений

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
- температура солидус К, °С
т5 - температура ликвидус К, °С
и - длительность импульса, с
- длительность паузы, с
Тц - длительность цикла сварки, с
8Т - шаг точек, мм, см
усв - скорость сварки м/ч,см/с
Яи - эффективная мощность источника тепла
за время импульса, Дж
Б - толщина деталей, мм
У -скважность импульсов
1^тах> - максимальный диаметр дефекта, мм
1мин - минимальное расстояние между дефектами, мм
Ьта - максимальная протяженность дефекта, мм
Пщах - максимальное количество дефектов, шт/100
мм шва
Р - плотность, кг/м3
Т - температура, К, °С
1 - время, С
1св - ток сварки, А
сг - теплоемкость, Дж/(см3-град)
ту - объемная теплота плавления, Дж/(см3-град)
Г|тв - доля твердой фазы
-коэффициент эффективной теплопроводности, Дж/(см-град)
Хі - коэффициент теплопроводности
жидкого металла, Дж/(см-град)
в — коээфициент, характеризующий долю конвективной составляющей теплопроводности с!а -диаметр активного пятна, мм
Глава 1. Состояние вопроса, цель и задачи работы.

«Сварка», позволяющий учесть широкий спектр факторов, влияющих на развитие высокотемпературных деформаций в реальном изделий. Учитывается геометрия изделия и сварного шва, условия закрепления, приложенные внешние нагрузки, деформационные эффекты фазовых и структурных превращений, температурные зависимости механических свойств материала и т.п.
Разработанный в Санкт-Петербургском ГТУ под руководством проф. В. А. Кархина программный комплекс ^УЕЬОБЕГ [12, 16] так же позволяет рассчитывать поля температур, напряжений и деформаций при сварке и прогнозировать образование трещин.
Все рассмотренные выше модели базируются на детерминированном подходе, при котором модель строится на базе фундаментальных законов природы. Другой подход к анализу процесса сварки - статистический - основан на использовании экспериментальных данных. В рамках этого подхода большой интерес представляют нейросетевые модели, разработанные под руководством проф. Э. А. Гладкова (МГТУ им. Н. Э. Баумана) [13, 15]. Они позволяют прогнозировать самые разнообразные дефекты, однако имеют свои сложности при создании - для точного моделирования требуется достаточно большой набор экспериментальных данных, «обучение» моделей требует больших вычислительных затрат.
4.33Модели формирования микроструктуры.
Модель формирования микроструктуры металла рассмотрена в работе [17]. Моделируется процесс кристаллизации сталей. Система упрощенно рассматривается как бинарная (железо - углерод). Учитываются следующие физические явления: диффузия углерода в жидкой и твердой фазах; изменение равновесной температуры на