МОДЕЛИРОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ ПЕРВИЧНОЙ МАКРОСТРУКТУРЫ СВАРНОГО ШВА ПРИ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКЕ
Аннотация
Предметом предлагаемого исследования является лазерное оборудование, имеющее большие возможности в создании инновационных технологий в судостроении. Отмечается, что ведущую роль среди разработанных технологий играют технологии лазерной и лазерно-дуговой сварки. Так, по сравнению с дуговой сваркой лазерная и лазерно-дуговая сварки увеличивают ее скорость в 2-3 раза, а уменьшение стыковых зазоров ведет к снижению потребности в сварочных материалах. В статье рассматриваются подходы к созданию модели прогнозирования структуры металла и механических свойств сварного соединения при лазерной сварке. Это позволит на стадии подготовки производства установить режимы сварки и получить заданные проектировщиком свойства сварных соединений. В основе данной модели лежат математические расчеты теплового режима сварки и процесса кристаллизации сварных швов. Используется математическая модель лазерной сварки с учетом наличия парогазового канала, позволяющего излучению лазера проникать на всю толщину сварного шва, что обеспечивает формирование глубокого узкого шва. Результаты выполненного расчета позволяют определить форму ванны проплавления и положение основных температурных линий в зоне термического влияния. Для лучевых методов сварки предлагается аппроксимировать поверхность ванны расплава (фронт кристаллизации) кубическим сплайном. Достоинством данного метода аппроксимации является то, что моделирование всей формы поверхности выполнено наиболее точно и полностью, что позволяет построить всю поверхность ванны, без исключения каких-либо частей. На основе такого сплайна рассчитываются преимущественное направление и скорость роста кристаллитов в направлении сварки, а также находятся интегральные характеристики формирующейся первичной макроструктуры металла шва. На основе использования критериев, характеризующих процесс кристаллизации, дан прогноз макроструктуры металла шва.
Ключевые слова
лазерная резка, лазерное излучение, инновационные технологии, лазерно-дуговая сварка, судовые конструкции, сварное соединение, гидродинамика, газодинамика, термический цикл, зона термического влияния, первичная макроструктура шва
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Об авторах
Макарчук Наталия Васильевна - кандидат технических наук
mnv_guap@mail.ru. kaf_vsi@gumrf.ru
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»Макарчук Александра Васильевна - кандидат технических наук
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»Старцев Василий Николаевич - кандидат технических наук
НИЦ «Курчатовский институт» - ЦНИИ КМ «Прометей»
