Технология и организация судостроения и судоремонта
Статья поступила: 19.07.2023; рецензирование: 24.07.2023.Научная статья
УДК 629.791.14:62-97
DOI: https://doi.org/10.24866/2227-6858/2023-4/73-82
В.Н. Стаценко, Д.О. Вьюн, А.В. Кулик, К.А. Полуцкий
СТАЦЕНКО ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ – д.т.н., профессор, vladsta@mail.ru
ВЬЮН ДАНИЛ ОЛЕГОВИЧ – магистрант, viun.do@students.dvfu.ru
КУЛИК АЛЕКСАНДР ВАЛЕРЬЕВИЧ – аспирант, kulik_av@dvfu.ru
ПОЛУЦКИЙ КОНСТАНТИН АЛЕКСАНДРОВИЧ – инженер, poluckii_ka@dvfu.ru
Политехнический институт
Дальневосточный федеральный университет
Владивосток, Россия
Верификация температурных полей
в процессе сварки трением с перемешиванием
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.
Ключевые слова: сварка трением с перемешиванием, температурные поля, эксперимент, расчет, скорость вращения, скорость сварки, диаметр рабочего инструмента, максимальная температура, асимметрия изотерм
Для цитирования: Стаценко В.Н., Вьюн Д.О., Кулик А.В., Полуцкий К.А. Верификация температурных полей в процессе сварки трением с перемешиванием // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. 2023. № 4(57). С. 73–82.