Математическая модель распространения тепла при точечной плазменной сварке алюминиевых пластин

• Автор: Худякова, Ольга Юрьевна
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Тольятти
• Количество страниц: 156 с. : ил.

Глава 1 Технологические и теплофизические особенности дуговой точечной
сварки
1.1 Дуговая точечная сварка алюминиевых сплавов
1.2. Расчет тепловых процессов при точечной сварке
1.3. Тепловые характеристики сжатой дуги
1.4. Задачи
Глава 2. Определение тепловых характеристик сжатой трехфазной дуги
2.1. Разработка и исследование методик определения тепловых
характеристик дуги
2.2. Исследования теплового потока на оси источника
2.3. Влияние параметров режима сжатой трехфазной дуги на
сосредоточенность теплового потока ГІКИ
2.4. Выводы
Глава 3. Математическая модель распространения тепла при точечной
плазменной сварке
3.1. Определение критического давления образования отверстия в
свариваемых элементах
3.2. Определение размеров сварочной ванны на каждом этапе ее
формирования
3.3. Математическая модель распространения тепла при ТПС
3.4. Выводы
Глава 4. Применение модели ТПС в инженерных задачах
4.1. Исследование термического сопротивления системы пластин
4.2. Условия возникновения кратера и его устранение
4.3. Стадия охлаждения металла
4.4. Поиск оптимальных режимов сварки
4.5. Выводы по главе
Основные выводы
Библиографический список
Приложения
Приложение I
Приложение
Одной из высокоэффективных технологий, разработанных в последние годы, является точечная плазменная сварка (ТПС) алюминиевых сплавов.
Сварка включает в себя комплекс сложных явлений тепло- и массопереноса с фазовыми превращениями, и хотя ход процесса в целом качественно понятен, однако многие детали, подчас весьма существенные, остаются до сих пор неясными. Для совершенствования процессов сварки необходимо дальнейшее изучение особенностей взаимодействия дуги со свариваемым материалом. Однако прямые экспериментальные исследования сопряжены со значительными трудностями, связанными с малостью области взаимодействия (площадь поверхности сварной точки обычно не превышает ( 10"4 м2), высокими температурами (103... 104 °К), интенсивным излучением дуги, непрозрачностью материала и др.
Эффективным методом изучения сложных процессов является вычислительный эксперимент. Такой эксперимент заключается в воспроизведении процесса на ЭВМ по его математической модели. Это позволяет выявить качественные зависимости влияния тех или иных параметров на интересующее явление, труднодоступное прямым измерениям. По сравнению с опытным, вычислительный эксперимент не требует затрат сырья и материалов, разработки новой исследовательской аппаратуры, позволяет получать информацию о промежуточных стадиях процесса, что весьма важно для понимания последнего. Развитие электронно-вычислительной

1.4. Задачи работы
Из приведенного выше анализа методов расчета температурных полей при точечной сварке сжатой дугой следует, что в рассмотренных работах модели распространения тепла не учитывали одновременно теплофизические особенности передачи тепла при сварке плазменной дугой, влияние теплового сопротивления между свариваемыми листами, перепад температур по толщине изделия, а также влияния скрытой теплоты плавления в процессе сварки, что не может соответствовать реальным технологическим процессам.
Анализ энергетических характеристик сжатых дуг постоянного тока показал, что наиболее изученной является сжатая аргоновая дуга прямой полярности. В то же время результаты исследований носят разрозненный, иногда противоречивый характер.
Проведенный анализ сведений о сосредоточенности теплового потока в сжатых дугах показывает недостаточную изученность этих характеристик, существенный разброс значений сосредоточенности. Это связано с недостатками использованных методик эксперимента и их сложностью.
Основными недостатками методик определения теплофизических характеристик сжатых дуг является низкая точность определения и невозможность достаточно просто реализовать непосредственно в условиях производства с высокой степенью точности.