Моделирование лазерной сварки пластин из разнородных металлов с применением композитной вставки

Научная библиотека Комментарии к записи Моделирование лазерной сварки пластин из разнородных металлов с применением композитной вставки отключены

Шапеев В.П., Черепанов А.Н., Исаев В.И // СВАРКА В РОССИИ — 2019: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ. тезисы докладов Международной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения Б.Е. Патона . Институт физики прочности и материаловедения СО РАН. 2019. С. 286.

Предложены численные 3D модели для расчета процесса лазерной сварки встык пластин из разнородных металлов с использованием композитных вставок, полученных сваркой взрывом тонких слоев из разнородных металлов.

Существенным обстоятельством разрабатываемой и моделируемой технологии является то, что сварка взрывом дает прочные соединения разнородных металлов с хорошим качеством сварочных швов и позволяет получить достаточно прочные композитные вставки.

Предложено такую технологию применять для сварки пластин из металлов, сварка которых непосредственно друг с другом представляет определенные технологические трудности. Проведено численное моделирование двух случаев сварки. В первом случае моделируется сварка пластин из сплавов стали и титана, во втором случае ˗ пластин из сплавов алюминия и титана.

В первом случае использована вставка из слоев стали, меди, ниобия и титана. Во втором — использована вставка из слоев алюминия и титана. В обоих случаях применение промежуточной вставки между свариваемыми металлами предназначено для того, чтобы предотвратить их перемешивание в сварочной ванне и образование хрупких интерметаллидов в сварном шве. Их наличие отрицательно влияет на прочность сварочного шва и всей сваренной конструкции.

Расчеты по предложенным моделям позволяют подобрать величины толщин слоев в промежуточной вставке, мощности лазерного излучения и скорости сварки, при которых достигается «кинжальное» про- плавление свариваемых стыков. Кроме того, при рассчитанном режиме сварки в сварочных ваннах не происходит смешивание металлов, приводящее к образованию интерметаллидов. И наконец, в процессе сварки устанавливается такое распределение температуры в изделии, при котором не происходит разрушение сварных швов во вставке, полученной сваркой взрывом.

Проведено численное моделирование обоих указанных случаев сварки пластин из разнородных металлов и получено удовлетворительное согласие результатов расчетов и физического эксперимента.

Исследование проводилось при финансовой поддержке гранта РФФИ №18-08- 00571.

Список литературы

1. Исаев В.И., Шапеев В.П., Черепанов А.Н. Численное моделирование лазерной сварки тонких металлических пластин с учетом конвекции в сварочной ванне // Теплофизика и аэромеханика. – 2010. – № 3. – C. 451-466.

2. Cherepanov A.N., Orishich A.M., Pugacheva N.B., Shapeev V.P. Investigation of the structure and properties of titanium-stainless steel permanent joints obtained by laser welding with the use of intermediate inserts and nanopowders // Thermophysics and Aeromechanics. – 2015. – Vol. 22. – No. 2. – P. 135-142. DOI: 10.1134/S0869864315020018. WoS: [000356379100001].

3. V. Isaev, A. Cherepanov, V. Shapeev. Numerical study of Heat Modes of laser welding of dissimilar metals with an intermediate insert. Int. J. of Heat and Mass Transfer 99, 711–720 (2016). DOI:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.04.019, WoS: [000384779300068].

Источник: http://www.wr2019.ispms.ru/sd_wr2019.pdf

Рекомендуем для Вас


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top