123



Stránky připravuje:

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

Aktualizováno: 10/05/2007

03_1-9 Modelování

Pomocí metody konečných prvků bylo počítáno vnitřní pnutí a smrštění dílu laserově svařené desky z materiálu s přeměnou. Porovnání numericky vypočtených podélných vnitřních pnutí s rentgenografickými měřeními na povrchu a s metodou vyvrtané díry ukazuje na kvalitativně dobrý souhlas. Při použité formulaci mohou být zobrazeny průběhy podélných vnitřních pnutí, které se vytvářejí v oblasti spoje z překrývání napětí vzniklých ze smršťování a ze strukturální přeměny. Srovnání podélných a příčných smrštění s výsledky měření induktivního snímače dráhy vykazuje uspokojivý souhlas. Smrštění jsou ovšem tak malá, že již leží oblasti rozlišitelnosti snímače dráhy a z toho může vzniknout relativně vysoká chyba.

Pomocí metody konečných prvků byla zjišťována a popsána geometrie vznikající tavné lázně, dále smrštění a vnitřní pnutí pro navařovaný tvářecí segment příčné válcovací stolice a pro technický nůž. Pro navařování materiálů odolných proti opotřebení (slitiny na bázi kobaltu Stellit 6 a 12, slitiny na bázi niklu Ni 625 a slitiny na bázi vanadu V 12) na ocel (S235JR nebo S355JO) byly termomechanické vlastnosti v metodě konečných prvků zohledněny v teplotní závislosti. Pro příčný válcovací nástroj byla vypočtena závislost vznikajících svařovacích deformací a vnitřních pnutí na počtu vrstev, na šířce housenky a na poloze tlumičů, a pro technické nože závislost na průřezu nože. Numerické výpočty všeobecně dobře souhlasí s experimentálními výzkumy, takže získané poznatky je možno uplatnit v praxi a přezkoušet na příkladech použití.

Pomocí výpočtového modelu na základě metody konečných prvků byly zjišťovány svařováním vznikající deformace a vnitřní pnutí na vysoce náročných konstrukčních dílech, aby možno již během procesu svařování analýzovat možné chyby švu jako jsou spojové chyby nebo nahromaďování materiálu, a pomocí optimalizace rozdělování tepelného toku přes zónu svaru jim zabránit. Tím je možno docílit rovnoměrnou kvalitu vrstvy po celé délce spoje, jejíž předností je nižší teplotní špička, širší pokrytí vlivem větší tavné lázně a širší vydutí izoterm. Vlivem rovnoměrného a pozvolného poklesu teploty dochází k pravidelnému rozdělení tepla na celý konstrukční díl s odpovídajícím nižším smrštěním dílu a pozvolným poklesem napětí.

Pro určování svařitelnosti umělých hmot laserovým paprskem byl vyvinut termografický způsob měření. Laserové svařování umělých hmot je inovační technologie pro realizaci vysoké kvality svarových spojů při vysokých rychlostech procesu. Za pomoci měřicí metody a výsledků výzkumu rozptylování laserového paprsku může uživatel s malým nákladem zvolit vhodnou kombinaci zdroje laserového paprsku a svařovaného materiálu. Přesun chování materiálu od lepidel a lepených spojů na materiálové zákony vyžaduje speciální vědomosti v oblasti mechanického chování polymerů. V jednoosých a kombinovaných pokusech bylo zjišťováno na polyuretanovém lepidle mechanické chování lepidla a byly formulovány zákony materiálu pro popis tohoto chování. Materiálový zákon od Arrudy a Boyce ukázal jak pro kombinovaná zatížení, tak i pro tahové smykové zkoušky a pro komplexní rámcové pole dobrý souhlas mezi výpočty a experimenty až po selhání.

Aby bylo možno nastavit posoudit vhodnost laserového průvarového svařování a nastavit optimální procesní parametry, byly zjištěné tepelné a optické vlastnosti umělých hmot implementovány do modelu konečných prvků.

Pro stavbu lehkých karosérií byly v posledních letech úspěšně vyvinuty různé skupiny za studena válcovaných ocelí vyšší pevnosti a zpracovány nové koncepce lehkých konstrukcí, např. na míru střižených svařovaných platin tzv. Tailored Blanks). Tyto platiny, které jsou dohromady sestaveny z rozdílných materiálů a/nebo z jemných plechů s různými tloušťkami, byly hodnoceny ve vztahu k jejich přetvářitelnosti. K tomu byly experimentálně zjištěny křivky mezních formovacích změn a propočteny pomocí modelu konečných prvků.

Bylo zkoumáno numerické určování bezpečnosti proti trhlinám za studena vysoce pevných ocelí na základě testu trhlin za studena, Tekken-zkoušky, CTS-zkoušky a implantační zkoušky. Jako hlavní faktory ovlivňující tvorbu trhlin za studena pro MAG-svařené Tekken-zkoušky z nízkolegované vysoko pevné ocele S690 byly pozorovány rozložení složek struktury, napětí, resp. prodloužení, a obsah vodíku.

Navařování třením slouží především pro nanášení tenkých vysoko pevných nebo korozivzdorných povlaků o tloušťce do 0,2 mm na kovové díly. Pro zjišťování optimálních procesních parametrů takového navařovacího procesu byl vyvinut matematický model stacionárního svařovacího procesu třením. Model je založen na řešení úlohy ohřevu nekonečného tělesa pomocí pohyblivého zdroje. Ověřování modelu se uskutečnilo na navařovacím procesu pro nanášení povlaků odolných proti opotřebení na nože žacích nástrojů, při čemž bylo dosažen dobrý souhlas mezi modelem a výsledky zkoušek.

Indukční svařování tlustostěnných podélně svařovaných trub klade specifické požadavky na svařovací techniku, které jsou charakterizovány především nepravidelným průběhem tepelně ovlivněného pásma v tloušťce stěny roury. Ve střední oblasti tloušťky stěny je teplota nižší než na hranách stěny, čím je ohraničena možná svařovací rychlost.
Pomocí počítačové simulace a analýzy metodou konečných prvků bylo při indukčním svařování trub o tloušťce stěny 12,7 mm z nízkouhlíkové ocele zkoumáno rozložení teploty uvnitř zóny svařování v závislosti na úhlu rozevření mezi svařovanými hranami, na vzdálenosti oblasti svařování a indukční cívky, na velikosti odpružení hran pásu, na rychlosti svařování a na frekvenci svařovacího proudu. Výsledky simulace ukazují, že snížením úhlu rozevření mezi svařovanými pásy lze snížit spotřebu energie a zvýšit rychlost svařování. Podobně působí i omezení v odpružení svařovaných hran a snížení vzdálenosti indukční cívky od oblasti svařování. Uvedenými opatřeními lze současně dosáhnout rovnoměrnější rozložení teploty podél tloušťky stěny.

Zpět na Vývojové tendence



logo welding.cz