Верификация температурных полей в процессе сварки трением с перемешиванием

Авторы

  • Владимир Николаевич Стаценко Дальневосточный федеральный университет (Владивосток, Россия)
  • Данил Олегович Вьюн Дальневосточный федеральный университет (Владивосток, Россия)
  • Александр Валерьевич Кулик Дальневосточный федеральный университет (Владивосток, Россия)
  • Константин Александрович Полуцкий Дальневосточный федеральный университет (Владивосток, Россия)

DOI:

https://doi.org/10.24866/2227-6858/2023-4/73-82

Ключевые слова:

сварка трением с перемешиванием, температурные поля, эксперимент, расчет, скорость вращения, скорость сварки, диаметр рабочего инструмента, максимальная температура, асимметрия изотерм

Аннотация

В процессе сварки трением с перемешиванием температурные поля в зоне соединения определяют физическую возможность пластического течения разогретого материала и получения качественного формирования структуры шва. В данной работе поставлена задача сопоставления расчетных и экспериментальных результатов исследования распределения температур в пластине из алюминиевого сплава АМг3 вокруг инструмента и под ним. Экспериментальные исследования проведены на лабораторном стенде, в котором на пластине из алюминиевого сплава АМг3 толщиной 4 мм закреплены 8 термопар, расположенных вдоль одной линии, находящейся в поперечном сечении относительно направления движения вращающегося инструмента. Инструмент для моделирования процесса сварки трением с перемешиванием и нагрева рабочей пластины имеет заплечик диаметром 22 мм. Для измерения сигналов от термопар используется аналогово-цифровой преобразователь «Термодат-22М5». По данным изменения температур от разных термопар по времени для заданной скорости перемещения инструмента определяются координаты нахождения разных изотерм и их геометрия. Расчетные исследования проведены по математической модели, основанной на схеме движущегося точечного источника в предельном состоянии, при этом инструмент представлен совокупностью элементарных источников нагрева, равномерно распределенных по его площади. Результаты исследований приведены в виде расчетных и экспериментальных полей температур пластины при скоростях вращения инструмента 90 рад/с и сварки 0,4 и 1,63 мм/с. Основным результатом проведенных исследований является то, что температура материала в зоне перемешивания составляет по расчету 500 °С, по эксперименту 510–520 °С. Наибольшее значение температуры наблюдается не в зоне перемешивания вокруг пина, а в области задней кромки инструмента. В результатах экспериментов асимметрия изотерм относительно линии сварки выражена значительно.

Биографии авторов

  • Владимир Николаевич Стаценко, Дальневосточный федеральный университет (Владивосток, Россия)

    д.т.н., профессор

  • Данил Олегович Вьюн, Дальневосточный федеральный университет (Владивосток, Россия)

    магистрант

  • Александр Валерьевич Кулик, Дальневосточный федеральный университет (Владивосток, Россия)

    аспирант

  • Константин Александрович Полуцкий, Дальневосточный федеральный университет (Владивосток, Россия)

    инженер

Загрузки

Опубликован

29.12.2023

Выпуск

Раздел

Технология судостроения, судоремонта, организация судостроительного производства

Как цитировать

1.
Верификация температурных полей в процессе сварки трением с перемешиванием. Вестник Инженерной школы ДВФУ [Internet]. 2023 Dec. 29 [cited 2024 Feb. 24];4(4(57):73-82. Available from: https://journals.dvfu.ru/vis/article/view/1005