Высокоэффективный процесс сварки кольцевых соединений малого диаметра из высокоуглеродистых хромистых сталей

• Автор: Чирков, Анатолий Михайлович
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Киров
• Количество страниц: 101 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СВАРКА ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТЫХ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ
1Л. Основные технологические особенности сварки высокоуглеродистых легированных сталей
1.2. Технологические особенности сварки непрерывным лазерным излучением высокоуглеродистых легированных сталей
1.3. Технологические особенности импульсной лазерной сварки
1.4. Особенности сварки плавлением цилиндрических соединений
малых диаметров
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО ТЕПЛОВОГО ПРОЦЕССА СВАРКИ КОЛЬЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ
2.1. Методы расчета тепловых процессов при оптимизации режима сварки.
2.2. Построение математической модели оптимального теплового
процесса сварки
2.3. Математическая модель температурного поля при сварке кольцевого
соединения малого диаметра
2.4. Задача оптимального управления тепловым процессом сварки
кольцевого соединения малого диаметра
2.5. Математическое моделирование оптимального высококонцентрированного источника энергии
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМА СВАРКИ МЕТОДОМ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
3.1. Численное моделирование оптимального источника при
непрерывном режиме воздействия
3.2. Исходные данные для численного моделирования
3.3. Расчет температурных полей при сварке кольцевого соединения
малого диаметра
3.4. Выбор сварочного источника для сварки непрерывны м излучением
3.5. Выбор основных расчетных параметров режима сварки непрерывным

лазерным излучением
3.6. Выбор сварочного источника для сварки импульсным
лазерным излучением
3.7. Выбор основных параметров режима сварки импульсным
лазерным излучением
4. ВЫБОР КОМПЛЕКСА, ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
ДЛЯ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОГО ПРОЦЕССА ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ
4.1. Лазерный комплекс «ТЕХНОЛОГ-С» для лазерной сварки непрерывным лазерным излучением
4.2. Технологическая оснастка для ведения процесса лазерной
сварки непрерывным лазерным излучением
4.3. Схема оптической системы для сварки мощным непрерывным лазерным излучением
4.4. Лазерная технологическая установка «КВАНТ-16» для
импульсной лазерной сварки
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЖИМОВ
СВАРКИ НЕПРЕРЫВНЫМ ЛАЗЕРНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ
5.1. Технологические параметры лазерной сварки и сварного соединения
5.2. Зависимость глубины проплавления от мощности луча лазера и скорости сварки
5.3. Зависимость механических свойств сварного соединения от
глубины проплавления
5.4. Зависимость механических свойств сварного соединения от смещения центра сфокусированного пятна луча лазера от стыка
кромок свариваемых деталей
5.5. Основные рекомендации для высокоэффективного процесса
лазерной сварки
6. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ СВОЙСТВ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТЫХ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ
6.1. Анализ свойств сварного соединения выполненного

непрерывным лазерным излучением
6.1.1. Металлографический анализ сварного соединени
6.1.2. Метрологический анализ сваренной конструкции
6.1.3. Механические испытания сварного соединения
6.2. Анализ свойств сварного соединения выполненного импульсным
лазерным излучением
6.2.1. Металлографические исследования кольцевого сварного
соединения выполненного импульсной лазерной сваркой
6.2.2. Испытания пуансонов изготовленных с помощью импульсной лазерной шовной сварки
7. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
Литература
Приложения:
1. Внешний вид лазерного комплекса «ТЕХНОЛОГ-С» для лазерной сварки непрерывным лазерным излучением. #.
2. Внешний вид шатуна компрессора ХШВ-8 домашнего холодильника.
3. Сборочный чертеж шатуна компрессора домашнего холодильника ХШВ-8.
4. Шлиф зоны лазерной сварки шатуна компрессора домашнего холодильника ХШВ-8.
5. Протокол металлографического анализа сварного шва шатуна компрессора изготовленного методом лазерной сварки.
6. Аттестат №100 от 26.04.98г. метрологического анализа шатуна.
7. Протокол №1672 от 15.11.1999 г. механических испытаний шатуна.
8. Фотографии разрушенных шатунов после механических испытаний.
9. Акт внедрения лазерной сварки шатуна в серийное производство.
10.Сборочный чертеж вытяжного пуансона.
11 .Микрошлиф сварного соединения пуансона.
12.Установка для импульсной лазерной шовной сварки «КВАНТ-16».
13.Акт испытаний пуансонов.

Зададим равномерное распределение температуры Тт по
глубине проплавления, а глубину проплавления зададим координатами К' Я. Ширину зоны термического влияния по радиусу примем равной нулю. Выражение заданного (идеального) распределения температуры Т' (г) в конце стадии нагрева при сварке в этом случае имеет вид (рис. 2.2.д)
Т'(г)= ^
Т„, = СО!^ при Г Е (Я', Я)
(2.8)
О при г Е (О, Я')
При решении уравнения (2.7) по методу обратной задачи в выражении (2.7') вместо Т (Н 0 подставляется функция Т'(г).
Теперь рассмотрим ограничения на источник нагрева.
Реальные источники концентрированных потоков энергии (поток электронов, излучение лазера, электрическая дуга, низкотемпературная плазма и т.д.) имеют ограниченную мощность и создают удельные тепловые потоки конечной величины, ограниченной условием
о < С] < С]тах (2.9)
На рисунке (2.2. а) это условие изображено пунктирной линией.
При таком ограничении на мощность сварочных источников не удается точно достигнуть распределения температуры, заданного в виде кусочнонепрерывной функции (2.8). Если выражение (2.8) заданной температуры Т' (г) подставить в левую часть (2.7) вместо Т (г, 1), то при условии (2.9) равенство (2.7) никогда не будет достигнуто. Соответственно, если в выражение (2.7') подставить вместо Т (г, 1) функцию Т' (г), то интегральное уравнение (2.7) не будет иметь точного решения [32]. В этом случае разность