123



Stránky připravuje:

Ing. Jaromír Lukášek, CSc.
lukasek@welding.cz

Aktualizováno: 10/05/2007

02_1-9 Modelování

Modelování svařitelnosti

Simulace je významný pomocný prostředek, jak se v neprůhledné fázi vývoje dopracovat ke stanovisku ke svařitelnosti a procesní spolehlivosti. Zlepšení metod pro předvídání vyžaduje další vývojové práce pro simulaci fyzikálních procesů v materiálu. Aby bylo možno při plazmovém stříkání vrstev pro tepelnou ochranu simulovat proces tuhnutí na drsných substrátech, byl vyvinut 2 D model. Předmětem šetření byly při tom vliv teploty substrátu a teploty tavných kapek spolu s drsností substrátu na použití a dobu přetavování.

Jsou popsány procesy při odporovém bodovém svařování hliníkových slitin na základě modelu na bázi metody konečných prvků. Byly při tom provedeny elektrotepelné analýzy osově symetrického uspořádání plechu a elektrody, které k očekávanému průměru svarové čočky určují pro každý okamžik svařování průvar a ohřátí čelní plochy elektrod.

Výpočet vlastní deformace obloukově svařovaných konstrukcí z nízkouhlíkových a nízkolegovaných ocelí je možno teoreticky zjednodušit. Doporučuje se tepelně-mechanický model průběhu svařování při zohlednění minima vlastních deformací, svářečského vybavení a stavu svařování. Rozdělení deformací a pnutí v dílu se počítá pomocí 3 D počítačového modelu. Tvar a velikost krystalových zrn se modelují pro podmínky tupého svarového spoje zhotoveného metodou WIG bez přídavného materiálu na feritické vysokolegované nerezavějící oceli. Výpočtová krystalová zrna jsou vytvořena trojrozměrně a matematicky zpracovaná jako funkce svařovacích parametrů. Obvyklý růst zrn se modeluje jako hlavní růstový mechanismus v tepelně ovlivněné zóně během svařování niklového plechu obchodně obvyklé čistoty při použití Monte-Carlo-Technik. Simulované hodnoty dobře souhlasí s naměřenými. Odchylky se pohybují mezi 5,8 až 12,9 %. Tuto metoda simulace růstu zrn lze použít i pro jiné výrobní procesy, např. u materiálů pro vysoké teploty.

V další práci je popsáno numerické simulování kyslíkového vysokorychlostního stříkání (HVOF) a použití tohoto procesu na termické stříkání legur s obsahem NiCrAl. Cílem výzkumu byla především korelace mezi oxidací nanášené vrstvy a obsahem kyslíku v produktech spalování a teplotou plamene. Pomocí simulace chování částic v plamenu je možno zvolit parametry procesu a vyšetřovat obsah kyslíku v jednotlivých vrstvách.

Simulační program WELDSI byl vyvinut pro svařování hliníkových slitin a používá se pro výpočty teploty, mikrostruktury, vnitřního pnutí a deformací svarových spojů. Pomocí experimentálních prací byl ověřen a vykazuje jen malé odchylky od experimentálních výsledků.

Deformace, pevnost a lomové vlastnosti ve svarových spojích při dynamickém namáhání byly předmětem další práce. Prověřeny byly charakteristiky rozdělení napětí - deformace a jejich chování při zvyšování teploty a plastické deformaci při vysoké rychlosti až k lomu. Vztah deformace - napětí při různých teplotách a stupních zatížení byl určen pomocí regresní analýzy a byla provedena analýza tepelné napětí - vazba pomocí metody konečných prvků na základě exprimentálně zjištěných vlastností materiálu. Přitom zjištěn dobrý soulad mezi experimentálními a výpočtovými výsledky.

Jestliže se svarové spoje s nestejnými přídavnými materiály tepelně zpracují, anebo jsou vystaveny provozně vyšším teplotám, mohou na základě vysoké rozdílnosti v koncentraci probíhat difuzní pochody i mimo rozsah tepelně ovlivněného pásma. Tyto difusní procesy probíhají obvykle současně s rozpouštěním a vylučováním karbidů. Byl představen termokinetický výpočtový model, který umožňuje vypočítat rozložení uhlíku při svařování s ohledem na procesy rozpouštění a vylučování. Docílené simulační výsledky mají velký význam pro výrobu a zpracování materiálů, pro chemický průmysl a pro tepelnou techniku.

Bezpečné výpočtové zjištění přípustnosti a životnosti konstrukcí s možnými nebo zjištěnými vadami má velký význam. Byl představen model pro simulaci fyzikálních stavů materiálu a pro mechanismy selhání. Jedná se o simulační model pro svařování a pro analýzu svařitelnosti a životnosti materiálu. Tento model byl vyvinut společně s diagnostickými přístroji, experimentálními zkušebními metodami materiálu a s materiálovými zařízeními. Umožňuje uživatelům testovat velké množství materiálů a vybrat materiály s nejlepšími vlastnostmi. Byl představen a diskutován diagram s jednotlivými pracovními kroky.

Zpět na Vývojové tendence



logo welding.cz