Проекція фазового складу зварних з'єднань з низькосортних титанових сплавів методом математичного моделювання скінченних елементів
DOI:
https://doi.org/10.32347/2310-0516.2019.12.51-56Ключові слова:
моделювання кінцевих елементів, теплові процеси, зварювання.Анотація
Питанням здатності до зварювання титанових сплавів присвячено багато робіт. У зв’язку зі значною трудомісткістю експериментальних дослідів є актуальним застосування математичних методів для оцінки впливу параметрів термічного циклу зварювання на структурні перетворення в металі шва та зоні термічного впливу
В дослідженні авторами розглядається новий тип функціональних матеріалів – економнолеговані титанові сплави; в яких через високий вміст легуючих елементів під час зварювання утворюється метастабільна β-фаза; що призводить до хімічної та фізичної неоднорідності у металі шва та зоні термічного впливу.
В даній роботі описується метод прогнозування фазового складу у зварному з’єднанні методом математичного моделювання на прикладі економнолегованих титанових сплавів. Цим методом розраховані теплофізичні властивості матеріалу; розраховано вплив параметрів режимів зварювання на ширину та форму зони сплавлення; зони термічного циклу зварного з’єдання та на швидкості охолодження. Метод розрахунку побудовано на основі тривимірної математичної моделі теплових процесів в титані при зварюванні; основу якого складає диференційне рівняння теплопровідності. Розрахунок проводився із застосуванням програмного забезпечення на основі методу кінцевих елементів. Адекватність розрахунків підтверджена експериментальними даними.
В ході роботи порівнювався вплив попереднього підігріву на фазовий склад зварного з’єднання. Встановлено; що використання попереднього підігріву перед зварюванням збільшує глибину проплавлення та ширину зони термічного впливу. Попередній підігрів також зменшує швидкості охолодження в металі шва та зоні термічного циклу; що; в свою чергу; зменшить кількість метастабільних фаз у зварному з’єднанні. Це дозволить отримати зварні з’єднання з покращеними механічними властивостями; на відміну від режимів зварювання без попереднього підігріву зварних з’єднань.
Посилання
REFERENCES
Osipenko A.V. (2015). Razrabotka tekhnologii polucheniya syr'ya dlya splavov titana iz nekonditsionnogo titana gubchatogo. Vostochno-Yevropeyskiy zhurnal peredovykh tekhnologiy; 4 (5): 28-32.
Kosaka Y., Fox S. P., Faller K., & Reichman S. H. (2005). Properties and processing ofTIMETAL LCB. Journal of materials engineering and performance; 14 (6): 792-798.
Akhonin S.V., Belous V.Yu., Selin R.V., Petrichenko I.K., Vrzhizhevskiy E.L. (2015). Struktura i svoystva svarnykh soyedineniy vysokoprochnykh dvukhfaznykh titanovykh splavov; vypolnennykh ELS i TIG. Avtomaticheskaya svarka; 8: 16-19.
Ibrahim K. M., Mhaede M. & Wagner L. (2012). Microstructure evolution and mechanical properties of heat treated LCB titanium alloy. Transactions of Nonferrous Metals Society of China; 22 (11): 2609-2615.
Ivasishin O. M., Markovsky P. E., Matvi-ychuk Y. V., Semiatin S. L., Ward C. H. & Fox S. (2008). A comparative study of the mechanical properties of high-strength β-titanium alloys. Journal of alloys and compounds; 457 (1-2): 296-309.
Akhonin S. V., Belous V. Y., Berezos V. A.& Selin R. V. (2018). Effect of TIG-welding on the structure and mechanical properties of the pseudo-β titanium alloy VT19 welded joints in Materials Science Forum. Trans Tech Publications; 927: 112-118.
Gumen O.M., Spodynyuk N.A. (2018). 3D modelyuvannya temperaturnoho prostoru pry infrachervonomu opalenni vyrobnychykh prymishchen. Visnyk Khersonskoho natsionalnoho tekhnichnoho unyversytetu; 3 (66): 137-141.
Gumen O., Spodyniuk N., Ulewicz M., Martyn Ye. (2017). Research of thermal processes in industrial premises with energy-saving technologies of heating. Diagnostyka; 2 (18): 43-49.
Gumen O.M., Martyn Yе.V., Spodyniuk N.A., Ljaskovska S.Yе. (2017). Infor-?atsiyni grafichni zasoby podannya prostoru temperaturnoho polya promyslovykh budivel. Visnyk Khersonskoho natsionalnoho tekhnichnoho unyversytetu; 3 (62): 269-273.
Khmel P., Martyn Yе., Ljaskovska S. (2016). Kompyuterne modelyuvannya protsesiv proektno-oriyentovanoho upravlinnya dualnymy systemamy. Visnyk Lvivskoho derzhavnoho universytetu bezpeky zhyttyediyalnosti; 14: 61-68.
Spodyniuk N., Gumen O., Omelchuk O. (2017). Thermal processes in industrial premises with using infrared heating systems. Journal of civil engineering; environment and architecture; 64 (4/17): 105-115.
Gumen O., Spodyniuk N., Ulewicz M., Martyn Ye. (2017). Research of thermal processes in industrial premises with energy-saving technologies of heating. Diagnostyka; 2 (18): 43-49.
Gumen O.M., Martyn Yе.V., Spodyniuk N.A., Ljaskovska S.Yе. (2017). Informatsiyni hrafichni zasoby podannya prostoru temperaturnoho polya promyslovykh budivel. Visnyk Khersonskoho natsionalnoho tekhnichnoho unyversytetu; 3 (62): 269-273.
Petras D., Kalus D. (2000). Effect of thermal comfort/discomfort due to infrared heaters installed at workplaces in industrial buildings. Indoor and Built Environment; 9: 148-156.
Yurkevich Y., Spodyniuk N. (2015). Energy-saving infrared heating systems in industrial premises. Budownictwo o zopty-malizowanym potencjale energetycznym; 2 (16): 140-144.
Gumen O.M.,Selina I.B. (2018). Doslidzhennya heometriyi teplorozpodilu iz zaluchennyam komp'yuterno-intehrovanykh tekhnolohiy modelyuvannya. Informatsiyni systemy. Mekhanika ta keruvannya; 18: 28-33.
Gumen О.М., Lebedyeva O.O. (2018). Means of graphic image of temperature field in the premises; Zbirnyk dopovidey VII Vseukrayins’koyi naukovo-praktychnoyi konferentsiyi «Prykladna heometriya; dyzayn; ob’yekty intelektualnoyi vlasnosti ta innovatsiyna diyalnist studentiv ta molodykh vchenykh»; 36-39.
Gumen O.M., Yablonskyy P.M., Shapoval S.P., Kolomiyets N.Ya. (2018). Zasoby prostorovoho heometrychnoho modelyuvannya u doslidzhenni parametriv temperaturnoho polya prymishchennya. Suchasni problemy modelyuvannya; 12: 58-62.
Akhonin S.V, Belous V.Y., Muzhichenko A.F., Selin R.V. (2017). Mathematical modeling of structural transformations in HAZ of titanium alloy VT23 during TIG welding. The Paton Weld-ing; J 3: 24-27.
Liang X. Y., Luo J. H., Du H. B., Hu X. Y., Wu X. X., & Hu L. J. (2003). Comparison of heat sources in simulation of welding processes based on ANSYS [J]. Electric Welding Machine; 3.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Olena Gumen, Irina Selina
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
