Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка, развитие и применение теоретических и экспериментальных методов исследований термических, структурообразующих, термодиффузионных и термомеханических процессов при сварке Михайлов, Веселин Георгиев

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Михайлов, Веселин Георгиев. Разработка, развитие и применение теоретических и экспериментальных методов исследований термических, структурообразующих, термодиффузионных и термомеханических процессов при сварке : автореферат дис. ... доктора технических наук : 05.03.06 / Ин-т металловедения Болгарской Академии Наук.- Санкт-Петербург, 1997.- 31 с.: ил. РГБ ОД, 9 98-5/2840-0

Введение к работе

Актуальность темы. Быстрое развитие техники было всегда связано в той или иной мере с непрерывным повышением потребления металлов. Ресурсы природы являются ограниченными, поэтому проблема снижения металлоемкости выпускаемой продукции в недалеком прошлом была одной из главных. На современном этапе развития эта проблема ничуть не устарела, а наоборот приобрела особый смысл в свете нового экологического мышления. Повышение прочности стали за счет легирования и применение более рациональных способов соединения приводит к уменьшению веса конструкций и к уменьшению энергоемкости в цепом. Однако сварка легированных конструкционных сталей затруднена из-за опасности образования холодных трещин. Легирование азотом традиционных хромоникелевых нержавеющих сталей позволило значительно повысить их условный предел текучести. Под влиянием термического цикла сварки происходит перераспределение азота в сварном соединении, ведущее к неравномерному распределению свойств.

Таким образом, успешное решение проблем сварки связано непосредственно с получением информации о температурном поле, о формировании структурного и напряженно-деформированного состояния сварного соединения и о распределении газов в нем во время сварки. Одними экспериментальными методами невозможно проследить за протеканием процессов в глубине металла во время сварки. Эту возможность предоставляют расчетные методы.

Цель работы. Разработать, развить и применить теоретические и экспериментальные методы исследования тепловых, структурообразующих, термодиффузионных и термомеханических процессов, протекающих при сварке в сварном соединении, при решении конкретных проблем.

Методы исследования. Аналитические и численные методы решения задач теории теплопроводности и численные методы решения задач теории массопереноса и термопластичности. Экспериментальные методы исследования: температурных полей - термоэлементами; микроструктур -световым, просвечивающим и растровым микроскопом, микрозондом и др.; диффузионных процессов - масс-спектрометром и хроматографом; напряжений - рентгенографическим методом.

Научная новизна

1. Разработаны аналитические модели для расчета тепловых процессов при сварке с неравномерно распределенными плоскими, неподвижными и подвижными источниками тепла с изменяющейся во времени мощностью, которые можно применять для исследования процессов распространения тепла

при сварке дугой, вращающейся в магнитном поле, трением и другими аналогичными способами сварки.

  1. Разработана аналитическая модель для расчета тепловых процессов в плааинах при сварке подвижными концентрированными источниками тепла, неравномерно распределенными по толщине, которую можно применять для всех способов сварки плавлением.

  2. Разработан алгоритм, основанный на методе конечных элементов (МКЭ) для расчета структурообразующих процессов в шве и ЗТВ с учетом максимальных температур нагрева.

  3. Предложен расчетно-экспериментальныи подход для прогнозирования склонности сварных соединений к межкристаллитной коррозии при сварке.

  4. Разработана математическая модель перераспределения водорода и азота при сварке, учитывающая такие основные особенности процесса, как наличие нестационарного и неоднородного температурного поля, возможность термодиффузии под влиянием градиентов температуры и диффузии под влиянием градиентов свойств, вызванных в свою очередь различием в структурном, химическом и напряженном состоянии отдельных зон сварного соединения.

  5. Определен коэффициент диффузии водорода при его проникновении через металлические мембраны из стали StE 890 в интервале температур 413К - 708 К и показано, что предварительная холодная пластическая деформация до 16.83 % практически не сказывается на проницаемости и коэффициенте диффузии водорода в этом же интервале температур.

  6. Исследована десорбция водорода в условиях непрерывного нагрева проб из стали StE 890 и показано, что состояние поверхности оказывает решающее влияние на характер выделения водорода, сдвигая существенно температуру и величину второго максимума на кривой выделения.

  7. Проведенными исследованиями по перераспределению водорода при электронно-лучевой сварке титанового сплава TiAI6V4 подтвержден феномен термодиффузии и показано влияние учета конвективных процессов переноса вещества в сварочной ванне на рассчитанное перераспределение водорода.

  8. Определены температурные зависимости коэффициентов растворимости и диффузии азота для сталей ХЗ CrNi 19 11 и Х2 CrNiMo 18 14 3 в интервале температур 1273-1673 К. Для этих же сталей и для сталей Х2 CrNiN 18 10 и Х2 CrNiMoN 17 13 3 определены температурные зависимости коэффициентов растворимости азота в интервале температур 1873 - 2023 К.

10. Теоретически и экспериментально показано, что при аргоно-дуговой сварке неллавящимся
электродом сталей, содержащих азот, имеет место деазотация шва во время сварки, ведущая к
изменению коррозионных свойств сварного соединения.

11. На основе разработанных моделей и алгоритмов для расчета тепловых, термодиффузионных и термомеханических процессов в условиях сварки предложен подход для прогнозирования склонности сварных соединений к образованию холодных трещин.

Практическая ценность.

  1. На основе созданных аналитических моделей разработана программа для расчета температурных полей при сварке давлением и плавлением. Программа успешно применяется для оптимизации режима сварки и исследования тепловых процессов в Институте металловедения Болгарской Академии Наук и Институте сварочной техники города Брауншвайга (Германия).

  2. Разработан программный комплекс для расчета МКЭ тепловых, структурообразующих, термодиффузионных и термомеханических процессов в условиях сварки. Он успешно применен и для решения ряда конкретных проблем в области технологии металлов.

Апробация работы. Диссертационная работа, ее основные положения докладывались на 8 международных конференциях и симпозиумах (1985-97гг.), на 5 национальных конференциях и семинарах в России, Болгарии и Германии и на научном семинаре Технического университета города Брауншвайга (1993 г.), на научных сессиях Института металловедения и Научного объединения технических наук Болгарской Академии Наук (1987-91 гг.), на 24-ом научном семинаре сварочных кафедр технических университетов Германии (1995 г).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 44 работы.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и общих выводов, изложенных на 355 страницах, и включает 14 таблиц, 173 рисунка и список литературы из 255 наименований.