E-book details

Modelowanie i analiza stanów termomechanicznych w łukowych procesach spawalniczych stali

Modelowanie i analiza stanów termomechanicznych w łukowych procesach spawalniczych stali

Jerzy Winczek

Ebook

Niniejsza monografia stanowi podsumowanie wieloletnich doświadczeń Autora związanych z modelowaniem stanów termomechanicznych zachodzących w procesach spawalniczych bazujących na rozwiązaniach analitycznych. W pracy zawarto rozważania dotyczące stanów termomechanicznych spawania i napawania łukowego: pola temperatury, przemian fazowych, odkształceń i naprężeń. Wybrane przypadki spawania i napawania zilustrowano przykładami symulacji numerycznych. Do obliczeń użyto autorskich programów wykonanych w środowisku Borland Delphi, opartych na własnych rozwiązaniach zagadnień i algorytmach.

Intencją Autora było przedstawienie analitycznych rozwiązań i przykładów obliczeń nie tylko powszechnych przypadków technologicznych, ale również takich, które są rzadko rozważane i opisywane w literaturze przedmiotu w kontekście modelowania z wykorzystaniem zarówno metod analitycznych, jak i numerycznych. Chodzi tu głównie o modelowanie pola temperatury wywołanego źródłem ciepła o zmiennym kierunku ruchu (np. wahadłowym ruchem głowicy spawalniczej) uzyskiwanego podczas wielościegowego napawania, różnych metod napawania obwodowego, a także użycie objętościowego dwurozkładowego źródła ciepła pozwalającego wyznaczyć nieregularną linię wtopienia.

Rozważania teoretyczne i wyniki obliczeń poddano eksperymentalnej weryfikacji w odniesieniu do dwurozkładowego modelu źródła, wpływu pochylenia głowicy spawalniczej oraz sekwencji napawania na strefę wpływu ciepła.

Przedmowa

Wykaz ważniejszych oznaczeń

1. Wprowadzenie

Literatura

2. Podstawy modelowania zjawisk cieplnych w procesach spawalniczych

2.1. Ogólna charakterystyka modeli ciał poddanych działaniu źródeł ciepła

2.2. Matematyczny opis pola temperatury

2.3. Analityczne rozwiązanie równania przewodzenia ciepła dla źródła punktowego

2.4. Powierzchniowe i objętościowe modele źródeł ciepła

2.5. Dwurozkładowe modele źródeł ciepła

Literatura

3. Modelowanie pola temperatury indukowanego jednorozkładowym modelem źródła ciepła

3.1. Pole temperatury w połączeniu spawanym z pełnym przetopem materiału

3.2. Pole temperatury prostoliniowego napawania w ciele masywnym

3.2.1. Napawanie jednościegowe

3.2.2. Napawanie wielościegowe

3.3. Pole temperatury napawania o zmiennej trajektorii źródła ciepła

3.3.1. Przykład obliczeń

3.4. Napawanie z wahadłowym ruchem głowicy spawalniczej

3.4.1. Obliczenia pola temperatury w prostopadłościennym elemencie ze stali S355

3.5. Napawanie obwodowe

3.5.1. Pole temperatury podczas napawania konwencjonalną metodą kontrolowanej podziałki ściegu

3.5.2. Pole temperatury podczas napawania spiralnego

3.5.3. Pole temperatury podczas napawania ściegiem spiralnym

z wahadłowym ruchem głowicy spawalniczej

Literatura

4. Modelowanie pola temperatury z wykorzystaniem dwurozkładowego modelu spawalniczego źródła ciepła

4.1. Analityczny opis pola temperatury

4.2. Eksperymentalna weryfikacja bimodalnego modelu źródła ciepła

w jednościegowym napawaniu łukiem krytym

4.3. Modelowanie pola temperatury podczas napawania wielościegowego

Literatura

5. Ilościowy opis przemian fazowych stali w stanie stałym

5.1. Wpływ szybkości nagrzewania na temperaturę początku i końca austenityzacji

5.2. Modelowanie kinetyki przemian fazowych nagrzewania i chłodzenia

5.2.1. Obliczanie udziałów składników strukturalnych podczas pojedynczego cyklu cieplnego

5.2.2. Udziały strukturalne podczas wielościegowych procesów spawalniczych

Literatura

6. Odkształcenia cieplne i strukturalne oraz krzywe dylatometryczne

6.1. Odkształcenia cieplne i strukturalne podczas spawania jednościegowego

6.2. Odkształcenia cieplne i strukturalne podczas spawania wielościegowego

6.3. Krzywe dylatometryczne

Literatura

7. Modelowanie stanów naprężenia w procesach spawania elementów stalowych

7.1. Modelowanie nieizotermicznego plastycznego płynięcia stali

7.2. Stan dominujących naprężeń osiowych

7.3. Wyznaczenie naprężenia w funkcji odkształcenia z uwzględnieniem

nieliniowości fizycznej materiału

7.4. Modelowanie krzywych rozciągania w funkcji temperatury lub/i składu strukturalnego

Literatura

8. Analiza stanów termomechanicznych w elementach stalowych poddanych procesom spawalniczym

8.1. Połączenie czołowe płaskowników stalowych jednostronnie spawanych z pełnym przetopem materiału

8.2. Wielościegowe napawanie prostopadłościennego elementu stalowego

Literatura

9. Wpływ sekwencji napawania na stany termomechaniczne w strefie wpływu ciepła

9.1. Analiza wpływu sekwencji ściegów na pole temperatury

z wykorzystaniem dwurozkładowego modelu źródła ciepła

9.2. Wpływ sekwencji układania napoin na kształtowanie strefy wpływu ciepła

9.3. Weryfikacja doświadczalna wniosków z analizy wyników obliczeń

Literatura

10. Wpływ pochylenia elektrody na pole temperatury i geometrię strefy wpływu ciepła

10.1. Analityczny model pola temperatury wywołany pochylonym źródłem ciepła

10.2. Analiza numeryczna wpływu nachylenia elektrody na rozkład temperatury podczas napawania łukowego

10.3. Eksperymentalna analiza wpływu pochylenia elektrody na SWC

Literatura

11. Podsumowanie i wnioski

Streszczenie

Summary

  • Title: Modelowanie i analiza stanów termomechanicznych w łukowych procesach spawalniczych stali
  • Author: Jerzy Winczek
  • ISBN: 978-83-7193-951-8, 9788371939518
  • Date of issue: 2023-12-27
  • Format: Ebook
  • Item ID: e_3re6
  • Publisher: Politechnika Częstochowska