Двухлучевая лазерная сварка сталей, прошедших химико-термическую обработку

• Автор: Едомин, Денис Михайлович
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Киров
• Количество страниц: 136 с. : ил.

1. СВАРКА СТАЛЕЙ, ИМЕЮЩИХ ВЫСОКИЙ УГЛЕРОДНЫЙ ЭКВИВАЛЕНТ

1.1. Технологические особенности сварки сталей, имеющих высокий углеродный эквивалент

1.2. Технологические возможности сварки двумя источниками нагрева

1.3. Методика расчета температур предварительного подогрева при сварке

1.4. Анализ технологических процессов соединения синхронизатора с шестерней

1.5. Гидродинамическая неустойчивость ванны сварного шва при использовании одного луча лазера
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО ТЕПЛОВОГО ПРОЦЕССА ДВУХЛУЧЕВОЙ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ КОЛЬЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
2.1. Формирование распределения плотности мощности при воздействии нескольких источников нагрева

2.2. Моделирование теплового процесса в кольцевом соединении

2.3. Построение математической модели двухлучевой лазерной сварки

2.4. Задача оптимального управления тепловым процессом двухлучевой лазерной сварки кольцевых соединений
2.4.1. Построение заданного распределения температуры
2.4.2. Функция управляющего воздействия двух источников
2.4.3. Задача управления тепловым процессом сварки

2.4.4. Постановка задачи оптимизации теплового процесса
2.4.5. Влияние термокапиллярных сил и качественная оценка повышения устойчивости жидкой фазы при формировании сварного шва
3. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДВУХЛУЧЕВОЙ
ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ КОЛЬЦЕВЫХ СОЕДР1НЕНИЙ
3.1. Определение технологических параметров режима двухлучевой лазерной сварки
3.2. Определение ПЛОТНОСТИ МОЩНОСТИ q^ И С{2 при двухлучевой лазерной сварке
3.3. Исходные данные для численного моделирования
3.4. Решение задачи оптимизации управляющего параметра у
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА
ДВУХЛУЧЕВОЙ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ
4.1. Описание процесса двухлучевой лазерной сварки с последовательным расположением лучей
4.2. Технологические параметры двухлучевой лазерной сварки
4.3. Технологическое оборудование и технологическая оснастка для ведения процесса двухлучевой лазерной сварки
4.4. Технологический процесс изготовления сварного соединения шестерни с синхронизатором двухлучевой лазерной сваркой
5. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ СТАЛЕЙ, ПРОШЕДШИХ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКУЮ ОБРАБОТКУ ПРИ ДВУХЛУЧЕВОЙ ЛАЗЕРНОЙ
СВАРКЕ
5.1. Исследование дефектообразования сварного соединения
5.2. Анализ свойств сварного соединения выполненного двухлучевой лазерной сваркой

5.2.1. Изменения химического состава металла шва сварного соединения при
двухлучевой лазерной сварке
5.2.2. Рентгеноспектральный микроанализ (РСМА) сварного соединения
5.2.3. Металлографические исследования сварного соединения
5.2.4. Метрологические исследования сваренной конструкции
5.2.5. Испытания механических свойств сварного соединения
5.2.6. Испытания на статическую прочность сварного соединения и усталостные испытания
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
Приложения:
1. Внешний вид лазерного комплекса «ТЕХНОЛОГ» для двухлучевой лазерной сварки непрерывным лазерным излучением.
2. Станок трехкоординатный для лазерной обработки СК1М-3.
3. Прецизионный дозатор порошка для лазерной наплавки и сварки модели ДЛИ-1 MB.
4. Система подачи технологических газов 12РГ-2-150-10-6.
5. Вращатель валов ВВ-2М.
6. Электронный микроскоп LEO 1455 VP (Англия).
7. Универсальный оптический микроскоп NU-2E Karl Zeiss
8. Технологические рекомендации ТР 4.52355741.9026.0005-2005.
9. Сборочный чертеж шестерни коробки передач автомобиля «ГАЗ».
10.Операционная карта
11.Протокол металлографического анализа сварного шва

краевыми условиями [22,23,25]. Уравнение теплопроводности записывается в виде дифференциального уравнения в частных производных. Для тела цилиндрической формы это уравнение преобразуется в пространстве цилиндрических координат г, в, г.
При сварке кольцевого соединения двух цилиндрических деталей подвижным сварочным источником, перемещающимся вдоль стыка кольцевого соединения со скоростью V, математической моделью теплового процесса является неоднородное дифференциальное уравнение в частных производных [49,63]
дТ (д2Т д2Т 1 дТ 1 Э2тЛ УдТ д
— -0
ат ат 1дт 1 эт
дг2 дг2 г дг г2 дО2
г дв с„ ’
(2.7)

где Г (г, в, г, I) - температурное поле в цилиндрических координатах; а - коэффициент температуропроводности; су - объемная теплоемкость;
ц (г, в, г, £) - плотность мощности объемного концентрированного источника.
При разработке технологических процессов сварки, режим воздействия сварочного источника (режим сварки) определяется эмпирически из справочных данных или методами моделирования. Определение режима сварки с использованием методов математического и численного моделирования позволяет повысить его точность, достоверность и сократить дорогостоящий натурный эксперимент при отладке режима на сварочных образцах.
В теории тепловых процессов сварки [22,23,25,28,29,30,68] разработаны методы расчета, основанные на решении прямой задачи теплопроводности. Вычислительный эксперимент над решением прямой задачи позволяет построить распределение температуры в пространстве и во времени при заданном источнике нагрева. Модель источника строится в соответствии с выбранной схемой (точечный, полосовой, быстродвижущийся