4-7 Jule 2011, Barnaul
XXII Conference on Numerical Methods for Solving Problems in the Theory of Elasticity and Plasticity

Емалетдинов А.К.   Талипов Р.Р.  

Моделирование кинетики образования соединения и тепловыделения при сварке трением

Reporter: Емалетдинов А.К.

В авиационном двигателестроении (АД) для компрессора используют титановые сплавы.  При разработке авиационных двигателей новых поколений проектируется сварка рабочих колес компрессоров зацело с лопатками ("БЛИСК" технология) из различных титановых сплавов, которые требуют различных оптимальных режимов при послесварочной термообработке. Для оптимизации механических свойств блиска необходимо моделирование кинетики процесса формирования сварного соединения, микроструктуры в технологии сварки трением. Основные микроскопические кинетические процессы технологии сварки трением: адгезия и трение поверхностей, упруго-пластическая деформация поверхностей, кинетика дефектов в сварной зоне, обеспечивающих упруго-пластическую деформацию поверхностей (вакансий, примесей, дислокаций, зернограничных дефектов, микротрещин, пор), образование активных центров, тепловыделение при упруго-пластической деформации поверхностей, залечивание трещин и пор в сварной зоне, днамическая рекристаллизация в сварной зоне, полиморфные превращения в сварной зоне. Особенности моделирования задач физики процессов. Самосогласованная постановка благодаря взаимообратному взаимодействию основных процессов: адгезии, пластической деформации, тепловыделения, рекристаллизации, полиморфного превращения. Вследствие этого: являются связанными нелинейными уравнения: упруго-термо-пластичности, теплопроводности, кинетики рекристаллизации и полиморфного превращения.  Целесообразно использовать итерационные методы решения уравнений. Благодаря высоким скоростям тепловыделения и малым временам процесса сварки трением можно усреднять зависимость термодинамических коэффициентов от температуры. В первой итерации можно использовать адиабатическое приближение. Система включает уравнения: для фактической площади контакта модельного выступа,    периодической системы выступов. Возможны два подхода к моделированию контактного взаимодействия. Первый - на кинетике адгезионных связей, включающая, уравнения для адгезионного взаимодействия суммарной фактической площади контакта. Второй - на кинетике пористости, включающей уравнение для распределения фактической пористости зоны контакта. Задача термоупругой деформации дискретного выступа и их системы с учетом тепловыделения, описывается уравнениями: диссипации энергии при адгезии и трении дискретного выступа и их системы, тепловыделения при упруго-пластической деформации  тел, линий скольжения дискретного выступа и их системы, кинетики дислокаций, кинетики точечных дефектов. Проведено моделирование кинетических уравнений для плотности вакансий, дислокаций и пор, уравнения теплопроводности. Скорость образования сварного соединения описывалась диффузионной ползучестью, термоактивационной скоростью дислокаций, адгезии, залечивания пор. Скорость тепловыделения определялась дислокационным скольжением и адгезией. Показано, что программные системы  моделирования термо-упруго-пластической деформации  тел  методом конечных элементов не позволяют моделировать технологию сварки, а также физико-химические процессы образования сварного соединения.
 

Abstracts file: Барнаул_Сварка_трен_11.DOC


To reports list