Неровный В.М. Теория сварочных процессов (841334), страница 95
Текст из файла (страница 95)
Одной из причин охрупчивания может быть сегрегация примесей на границах зерен, обусловливающая межкристаллическое (межзеренное) хрупкое разрушение. Эта причина характерна для многослойных сварных соединений некоторых легированных сталей, подверженных отпускному охрупчиванию. Наиболее распространенным способом оценки склонности к хрупкому разрушению являются испьпания серии образцов с Ч-образным надрезом на ударную вязкость при различных тем- 45' Т пературах (КС1' ). Критерий оценки кризическая температура пе- 2) деформационному — критическому раскрытию в вершние трещины (бс); 3) энергетическому — критическому значению l-интеграла (У!г); (работы пластической деформации и разрушения).
Для экспериментального определения критериев трешиностойкости применяют несколько типов образцов (рис. )2.78) с надрезами и наведенной в них трещиной. Испытания выполняют стати- Тип П Тип )Н Тип 1 ческим нагружением, в процессе которого регистрируют диаграмму Р— г или Р— Г, где г — смешение берегов надреза, фиксируемое специальными датчиками, а Р— прогиб в точке приложения силы Р. В результате обработки диаграммы по специальной мето- 0,5 дике определяют К), МПа.м ' .
Применительно к образцам со сварными соединениями приведенный выше метод испытаний используется для оценки трещиностойкости отдельных зон соединения, в которых наносится надрез и наводится усталостная трещина. Ч Однако трудно точно изготовить надрез для испытаний зоны сплавления и зоны термического влияния, и возможен увод усталостной треШины из нужной зоны. Наиболее подходящими в этом случае являются образцы с К-образным свар- о зования МХН? Какое влияние МХН оказывает на склонность к образоваиию дефектов и на механические свойства сварных соединении? 7.
Каково строение границ зерен, в чем заключается процесс их образования? Как изменяется вид зерен и их границ в процессе тепловой технологической обработки металлов? 8. Какова киистика видоизменения зерен в зоне термического влияя ? ния сварных соединений сталей при многослоинои сварке. 9. Какие зкспериментальные и расчетные методы применяют для определения фазового состава структуры металла сварных соединений >тлеродистыл и легированных сталей. з !О. Каковы физические основы и причины образования сварочных деформаций и напряжений, кииетика формирования собственных сварочных напряжений в с.галях в процессе охлаждения при сварке? а ных соединениях".
Какие факто отношение длины трещиноподобного дефекта к толщине (1 'б). тр' Значения функции У, для протяженных трещин (длина 26 ~ 41,р) приведены в табл. 12.2. Таблица 12.2. Значение функции т; для протяженных трещин ил трешиноподобного дефекта 11 ~аз верхностныи — +— 2 утренний 11. Что такое горячие трещины в св р В табл. 12.3 приведены значения К!„. для металла сварных соры обусловливают образование трещин? Укажите зависимости значений единений труб нз стали 17Г1С (С = 0,17 %; Мп = 1,15 %; % = 0,6 %). зтих факторов от химического состава и конструктивно-технологических параметров процесса изготовления сварной конструкции 1,2, какие экспериментальный,и расчетные методы применяют для Табака 12.3.
Значение К,для стали 1?Г1Г . ' . * т ля Глава 13. МЕТОДЫ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СВАРОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ 13.1. Методы моделирования комплекса физических процессов при сварке В предыдущих главах описаны модели различных физических и химических процессов, протекающих в материале и окружающей среде при сварке, Внимательное изучение этих моделей и описывающего их математического аппарата показывает, что проведение расчетов для реального сварочного процесса аналитическими методами в принципе возможно, но на практике, как правило, неосуществимо. Решения можно получить только для отдельных простейших задач, с использованием ряда упрощающих допущений. Для решения более сложных задач, актуальных для современной промьппленности, необходимо совместное рассмотрение цсло- 13 1 С и твия процессов при сварке Рис. 13.1.
Схема взаимодействия процессов при (4) --~ ~6~ П а ( ! - ( ) р ктически все своиства материала зависят от тем пературы. ( ) ( ) Перепад температур вызывает термодиффузию. (4) — э (8) Нагрев вызывает расширение материала. (8) — + (4) При пластической деформации выделяется тепло. (5) — + (6) Превращения и реакции и иво ят к новным современным способом исследования влияния процессов сварки на сварную конструкцию становится проведение «численных экспериментов» на компьютерных моделях материалов и процессов. По сравнению с проведением обычных натурных эксперимен- Р д изменению ' тов, компьютерное моделирование требует предварительных уси- (5) -+ (7) Обр у лий для создания моделей в виде программного обеспечения.
ОдОбразующиеся вещества пе е п ереме шиванием. щества переносятся диффузией и пако в дальнейшем решение исследовательских и практических (6) — + (3),(6) -э (4),(6) -+ 5 6 задач с помогцью компьютерных моделей оказывается значительно + (7) (6) — + (8), (6) -х (9) более быстрым, дешевым и эффективным.
ротекание всех процессов в мате нале з (7) -+ (6) Диффузия и пе емешивание р териале зависит от его свойств. Эксперименты на образцах материала остаются необходимыми ремешивание меняют состав и свой- для определения его свойств, для проверки модели и ес корректи- (7) -э (8) П р ровки при решении новых задач, но их объем и сложность резко еремешивание в шве и н св ет деформации н напряжения. в шве (прн сварке трением) вызыва- сокращаются за счет применения компьютерного моделирования. (7) — ь (9) Д ффу Что касается точности приближенных численных методов, то на Диффузия и пе емешиван ремешивание способствуют образова- практике она, как правило, оказывается выше, чем у «точных» ананию пор и включений.
зтических ' л р' ' тен иала. Ток „авен произведению 2) описание исходных данных, порядка их подготовки и ввода; ' направлении убывания потенциала о ве хности, че ез которую он проте- 3) описание получаемых при моделировании результатов, ме- ' плотности тока на площадь поверхности. ер ру р в смени в элемента ный патолов их анализа и использования. кает. Заряд, попадаюшии за единицу времени в эл Рассмотрим методы моделирования физических процессов на раллелепипед с(г через две его грани пер д у р , пе пен ик ля ные к оси х, примере задачи о протекании тока в проводнике (в свариваемой прямо пропорционален разности токов, протекающих через левую детали), форма и размеры которого заданы. К нескольким точкам и правую грани (см.
рис. 13.2): проводника подведено напряжение от источника тока (потенциал тгих точек известен), По проводнику течет ток, плотность которо- 1 Лl го различна в разных точках вследствие сложной формы проводника и разного удельного сопротивления. Требуется определить плотность тока (значение и направление), а также электрический Е те ц ° р ую грань,1 ) больше, чем вытепотенциал в заданных точках на поверхности и в толще металла.
,,то в объеме и оисходит накопление В простейшем случае (длинный ровный стержень из однород- кающий через правую ( „Зь ю ного металла) эту задачу решить легко, но в реальных случаях по- заряда. Приравнивая нулю суммарное накопление заряда, попалучения сварных соединений методами ду~овой или контактной дающего в элем сварки задача чаще всего не имеет аналитического решения. „„, пяв„ениспэпгтоянгтвддзоялхз„,(т)егора)я!1,",.;~;",,!~:,";,,!;„.:-,~",,'„.'~.".;;~~":„,'Ь":~,э Р=~у' р Л' (13.3) и',„'', ' " ':,",',",»"т(." "г,;,з .:.ч-.г.";:,::,:зхс.,ьь 1;:т:;::,'=":":-! ':. Установившемуся процессу протекания тока соответствует такое распределение потенциалов и плотностей тока внутри проводника, при котором значение интеграла в формуле (! З.З) минимально.
Трудности решения дифференциальных и июегральных авнений примерно одинаковые. Результаты решений уравнений (13.2) и (13.3) должны совпадать. 13.2. Мо е. д лирование процессов энергомассопереноса методом конечных элементов Сущность МКЭ заключается в том, что все тело разбивают на несколько частей (элементов) конечног ( б о (а не есконечно малого) объема, настолько простых по форме и вну — Р объем, ' у — Реннему устройству, также описывают простой формулой (обычно полиномом невысокого порядка). Поэтому при небольшом числе элементов решение может получиться весьма грубым. Однако математически доказано, что по мере измельчения элементов погрешность уменьшается и решение неограниченно приближается к точному.
Чем грубее н проше элементы, тем мельче они должны быть для достижения заданной точности, Наличие погрешности при использовании конечного элемента не является свидетельством его непригодности, если эта погрешность убывает при уменьшении размеров элемента и в пределе стремится к нулю.
Это не значит, что все виды элементов равноценны. При прочих равных условиях следует предпочесть элементы, дающие наименьшую погрешность при ланных размерах и более быстрое ее убывание прн уменьшении размеров. Поскольку число элементов и порядок системы уравнений при моделировании сложных сварочных процессов достигаетдесятков тонки данных (среду, аналогичную АцюСАО), эффективные про- (рис. 13.4).
Выделенныи белым цветом конечный элемент позволяцедуры составления и решения уравнений, а также визуальную ет установить, какой ток потечет из ячейки 2 в ячейку 1 через грасистему анализа результатов моделирования, требуется затратить, ницу площадью я между ними, по известной разности потенциалов по оценке специалистов, от 10 до 100 человеко-лет.
между точками и ! э. Если распределение потенциала по длине В мире существуют десятки коммерческих программных комэлемента аппрокснмирова и окснмировать полиномом первой степени, то наплексов МКЭ (наиболее известны г4АВТКА)ч, АЯКСОВ), в том чисического поля во всех точках элемента будет пряженность электрического поля в ле специализированных для решения сварочных и других технологических задач (ВУБЮЕЕО, МАКС). На их создание были затра- одинакова н равна Е = . Плотность тока согласно ( .. ) оно (13.1) чены еще ббльшис усилия. Тем не менее среди них нельзя назвать ни одного, пригодно~о для решения всех возникающих задач.
По- б зо ропный, сопротивление во всех наавна ,' = — (материал изотропный, сопр скольку внутренняя часть комплекса является для пользователя р (э «черным ящиком», довольно зрудно бывает самостоятельно прир ). Ток через элемен~ прямо пропорционален правлениях одинаково). ок через эл способить его к решению задачи, не предусмотренной разработчиазности потенциалов, т. е. ками.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
