Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / ДИПЛОМНАЯ РАБОТА, МАШИНОСТРОЕНИЕ

КОМПЬЮТЕРНЫЙ ИНЖЕНЕРНЫЙ АНАЛИЗ ИМПУЛЬСНОЙ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ ТОНКОСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

taras_eg 490 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 51 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 04.01.2020
При точечной лазерной сварке возникают выплески жидкого металла. Разработана физико-математическая модель возникновения выплеска. Выявлено ,что выплески возникают в следствие выброса расплава потоком пара истекающего из дна канала , а так же под действием сил инерции при вытеснении расплава формирующимся каналом.
Введение

Соединение нержавеющих сталей успешно производится аргоновой сваркой или полуавтоматами. Но если требуется выполнить шов на очень тонком металле, то здесь эти аппараты менее практичны. Передаваемая температура от электрической дуги либо расплавит тонкий материал полностью, либо деформирует поверхность изделия. В подобной ситуации лучшим вариантом является лазерная сварка металла. Она позволяет создать тонкий шов с минимальным температурным воздействием на изделие. В чем суть этого метода? Каковы его преимущества и какими аппаратами он осуществляется? Лазерная сварка — это процесс расплавления кромок металла специальным лучом. Последний получается от источника света, в котором возбужденные атомы излучают фотоны — точные копии своих прототипов, не поглощая их. Разница энергии между уровнями этих атомов усиливает свет. Это явление называется индуцированное излучение. Полученный узконаправленный поток преобразованного света отличается постоянной длинной волны и заданным колебанием векторов (поляризацией). Именно им возможно плавить кромки металлов. Такое свечение может подаваться в зону сварки импульсно, когда сила энергии достигает пика, или же постоянно, но с меньшей силой воздействия. Для концентрации и направления луча используется специальная оптика, состоящая из прозрачных и полупрозрачных зеркал. Сварка может происходить за счет расплавления кромок материала, либо с добавлением присадочной проволоки. В гибридных версиях сварки присадочный материал может создавать еще и электрическую дугу, плавящую кончик проволоки, которую сфокусированный пучок энергии лазера укладывает в шов. Защищает сварочную ванну инертный газ, которым в этом случае выступает гелий и его смеси с аргоном. На видео заметны все основные элементы процесса: источник излучения, канал для подачи проволоки с боку, сопло для продувки газом. Сварка металлов лазером активно используется для соединения легированных сталей, особенно алюминия, титана и нержавейки. Сфокусированный пучок преображенного света способен расплавлять металл толщиной от 0,1 до 10 мм. Это позволяет сваривать как стандартные пластины, так и тоненькие элементы. Благодаря этому лазерные установки нашли широкое применение в электротехнике. Способность создавать тонкие, и аккуратные швы, отразилась на использовании лазера в ремонте ювелирных украшений и оправ очков. Для этого используют настольные установки, где обозначена точка воздействия луча. Мастер подносит изделие под эту точку и включает подачу энергии. Происходит точечная сварка. В промышленности лазер применяется в сваривании элементов автомобилей или коррозионно-устойчивых труб. Для этого выпускаю специальные крупные установки, располагаемые на кронштейнах. Как можно заметить на некоторых видео, сварка на таких постах выполняется подводом изделия под головку лазера и включением оборудования. Если требуется создать беспрерывный круглый шов, то используются дополнительные автоматические приспособления, вращающие изделие во время сварки. Большинство таких аппаратов предназначено для ведения ровных линий шва. Если пластины разрезаны неровно, или специально требуется волнистое соединение, то чтобы не вести шов в ручную, применяются шаблоны, форма которых соответствует линии сварки. Головка аппарата точно повторяет заданные повороты и полностью автоматизирует процесс. Целью исследования является: разработка и ускорения технологической подготовки сварочного производства при разработке технологии ИЛС тонкостенных конструкций на основе численного моделирования процесса с учетом физико-технологических причин возникновения дефектов. • исследовать физические явления, приводящие к возникновению дефектов при ИЛС, выявить физико-технологические условия возникновения дефектов при ИЛС; • разработать методику определения оптимальных параметров импульса, учитывающую условия обеспечения бездефектного формирования шва; • разработать математическую модель ИЛС, алгоритм и компьютерную программу на их основе для решения технологических задач. Научная новизна работы 1. Математически описаны физико-технологические условия возникновения дефектов сварки, что позволило расчетным путем получить параметры импульса, обеспечивающие формирование шва без выплесков, пустот, кратеров и не проваров. Установлено, что надо увеличивать мощность луча лазера в начале импульса со скоростью, не превышающей критического значения , зависящего от свойств сплава, диаметра луча и ширины шва, уменьшать мощность луча лазера в конце импульса в течение времени, большего ,времени кристаллизации расплава, поддерживать мощность в паузе на уровне порогового значения возникновения канала. 2. Разработана физико-математическая модель процесса ИЛС, представляющая собой систему уравнений теплопереноса и равновесия поверхности сварочной ванны, в которой учтены закон изменения параметров луча во времени и процесс фиксации предельного пространственного расположения сварочных ванн ,возникающих при воздействии импульсов луча. Достоверность компьютерной имитации подтверждается соответствием результатов расчета и натурных экспериментов. Практическая ценность состоит в создании программного обеспечения и методики для определения параметров режима ИЛС, обеспечивающих получение качественного сварного соединения и использование которых позволяет снизить затраты на разработку технологии изготовления тонкостенных конструкций. Структура и объем работы: Диссертационная работа состоит из введения, 2 глав, заключения и списка использованных источников. Общий объем работы составляет 51 страниц машинописного текста, включая 27 рисунков, 5 таблиц и 21 наименований использованных литературных источников Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность д.т.н., проф. Ерофееву В.А. за поддержку, оказанную в научном руководстве проведенной работы
Содержание

Введение…………………………………………………………………………...4 IЛитературный обзор……………………………………………………………7 1.2 Физические основы сварки…………………………………………………...7 1.3 Виды сварки…………………………………………………………………...9 1.3.1Электронно-лучевая сварка…………………………………………………9 1.3.2Лазерная сварка………………………………………………………...........9 1.4Технология лазерной сварки………………………………………………...11 1.4.1Условия и способы осуществления сварочного процесса……………….12 1.4.2Оборудование для проведения лазерной сварки…………………………12 1.4.3Аппараты лазерной сварки металлов……………………………………..13 1.5 Объект исследования………………………………………………………..17 1.6Оборудование и приспособление для обеспечения лазерной сварки рубашки гироскопа………………………………………………………………19 1.7 Проблемы импульсной сварке……………………………………………...20 Цели и задачи …………………………………………………………………...22 II . Определение физико-технологических условий получения бездефектного соединения…………………………………………………….23 2.1. Оценка влияния параметров сварочного процесса на размеры шва………………………………………………………………………………..23 2.1.2 Компьютерное моделирование процесса сварки………………………27 2.1.3Физические явления при лазерной сварке………………………………..30 2.2. Разработка модели оценки критериев качества формирования……….....33 2.2.2. Разработкам атематической модели……………………………………..34 2.2.1. Физические явления, вызывающие возникновение дефектов ИЛС…...34 2.3. Разработка расчётных методов оценки появления дефектов формирования……………………………………………………………………36 2.3.1Дефекты формирования шва………………………………………………40 2.4. Выбор оптимальных параметров технологии ИЛС ……………………..41 Выводы…………………………………………………………………………...47 Список литературы………………………………………………………………48
Список литературы

1.Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н. Лазерная сварка металлов.М.:Высш.шк.- 1988,-207с. 2. Клячкин Я.Л. Сварка цветных металлов и их сплавов.- М.: Машиностроение.- 1964.- 335 с. 3. Козлов B.A. Исследование влияния частоты следования импульсов на прочность сварных соединений, выполненных импульсной лазерной сваркой. Сб. докладов 22-ой НТК «Сварка-Урала-2003».Киров.-2003.-С.139-140 4.O.Radai D. SchweiBprozeBsimulation - Grundlagen und Anwendungen // DVS - Verlag. Dusseldorf.-1999.-194 S. 5.Самарский А.А. проблемы использования вычислительной техники и развитие информатики/ / Вестник АН СССР.-1985.- №3.- с. 59-64 12.Судник В.А., Ерофеев В.А. Расчеты сварочных процессов на ЭВМ.- Тула: ТПИ.- 1986.- 100с. 6.И Судник В.А., Ерофеев В.А. Математическое моделирование технологических процессов сварки в машиностроении // М.: Машиностроение.- 1987.- 56 с. 7. И.Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики //М.: Наука, 1972. 8.Самарский А.А. Проблемы использования вычислительной техники и развитие информатики //В естник АН СССР, 1985. -№ 3, С.5769. 9.Марчук Г.И. Методы вычислительной математики // М.: Наука, 1977 10. Самарский А А ., Попов Ю.П. Разностные схемы газовой динамики //М.: Наука, 1980. 11. .Курант Р. Уравнения с частными производными //М .: 1964 (пер. с англ.) 12. Ладыженская О.А. Краевые задачи математической физики // М.: Наука, 1973. 13. Рыкалин Н.Н. Расчеты тепловых процессов при сварке. М.: Машгиз. 1951.296 с. 14. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости (Пер.с англ.).М .: Энергоатомиздат.- 1984- 150 с. 15. Судник В.А., Юдин В.А., Петрухин Н.Ф., Могильников И.В. Численная модель формирования шва при лазерной точечной сварке // Физика и химия обработки материалов.- 1989.- №6.-С . 93-96. 16. Бадьянов Б.Н., Панюхин А.В., Титов В.И. Компьютерная модель формирования шва при импульсной лазерной сварке пластин в отбортовку // САПР и экспертные системы в сварке / Под ред. СудникаВ.А.- Тула: ТулГУ.- 1995.- С. 77-83. 17. .Рыкалин Н.Н., Зуев И.В., Углов А.А. Основы электронно-лучевая обработка материалов И Кархин В.А. Тепловые основы сварки. Учебное пособие. Л.: ЛенГТУ. 1990. 100 с. 18. Рыкалин Н.Н., Углов А.А., Смуров И.Ю. Пространственные нелинейные задачи нагрева металлов излучением лазера//Физика и химия обработки материалов.1 979.№2.С.З-13. 19. .Судник В.А., Карпухин Е.В., Радаи Д., Хекелер Г. Метод эквивалентного источника теплоты // Сб. научных трудов. Тула: ТулГУ.1999.-С.49-63. 20. Левин Ю.Ю., Ерофеев В.А., Судник В.А. Компьютерная модель формирования шва при импульсной лазерной сварке // Известия ТулГУ. Серия. Компьютерные технологии Вып.З. Труды Первой Международной научно-технической Интернет-конференции «Компьютерные технологии в соединении материалов» 2004-2005/ Под ред. д-ра техн. наук, проф. Судника В.А.- Тула: Изд-во ТулГУ, 2005. -356 с. 21. .В.А. Судник, В.А. Ерофеев, И.В. Дикшев, Д. Радаи и Е. Шумахер. Компьютерная имитация лазерной сварки стыков сложной геометрии из неоднородных материаллов. Компьютерные технологии в соединении материалов. Под ред. д-ра техн. наук, проф. В.А. Судника. Известия Тульского государственного университета. Тула 1999. 22.Карпухин Е.В. Математическое моделирование процесса лазерной сварки прерывистых швов нахлесточного соединения. Автореферат диссертации. Тула - 2002. 23. .Судник В.А., Зайцев И.О., Протопопов А.А. Математическая модель испарения металлов при сварке плавлением // САПР и экспертные системы в сварке: Сб. научных трудов. Тула: Тульский государственный ун-т, 1995. С. 92 - 99. 24. В. А. Судник, Д. Радаи, В. А. Ерофеев. Компьютерное моделирование лазерно-лучевой сварки: концепция и реализация. «Сварочное производство», №9, 1996. 25. Левин Ю.Ю. Программное обеспечение ИЛС для оптимизации процесса сварки /С борник научных трудов студентов и аспирантов технологического факультета (Тула 2005) 26. Rosenthal D.E tude theoretique du regime thermique pendant la soudure a l'arc. 2eml Congres National des Sciences. Brucelles, 1935. 27.Коган М.Г., Крюковский В.Н. Форма и размеры ванны жидкого металла при сварке //Ф иХОМ. 1986. -№4.С .76-82.
Отрывок из работы

I Литературный обзор 1.2Физические основы сварки Сварка - это технологический процесс получения неразъёмного соединения материалов за счёт образования атомной связи. Процесс создания сварного соединения протекает в две стадии. На первой стадии необходимо сблизить поверхности свариваемых материалов на расстояние действия сил межатомного взаимодействия (около 3 А). Обычные металлы при комнатной температуре не соединяются при сжатии даже значительными усилиями. Соединению материалов мешает их твердость, при их сближении действительный контакт происходит лишь в немногих точках, как бы тщательно они не были обработаны. На процесс соединения сильно влияют загрязнения поверхности - окислы, жировые пленки и пр., а также слои абсорбированных примесных атомов. Ввиду указанных причин выполнить условие хорошего контакта в обычных условиях невозможно. Поэтому образование физического контакта между соединяемыми кромками по всей поверхности достигается либо за счёт расплавления материала, либо в результате пластических деформаций, возникающих в результате прикладываемого давления. На второй стадии осуществляется электронное взаимодействие между атомами соединяемых поверхностей. В результате поверхность раздела между деталями исчезает и образуется либо атомная металлическая связи (свариваются металлы), либо ковалентная или ионная связи (при сварке диэлектриков или полупроводников). Исходя из физической сущности процесса образования сварного соединения различают три класса сварки: сварка плавлением, сварка давлением и термомеханическая сварка (рис.1.1).
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Дипломная работа, Машиностроение, 45 страниц
6000 руб.
Дипломная работа, Машиностроение, 84 страницы
2800 руб.
Дипломная работа, Машиностроение, 47 страниц
1175 руб.
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg