АНАЛИЗ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ И ФАЗОВОГО СОСТАВА ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ, ПОЛУЧЕННЫХ TIG СВАРКОЙ, МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Анотація

Титан та його сплави широко використовуються в різних галузях промисловості, таких як аерокосмічна, автомобільна, морська, хімічна, медична завдяки високій міцності, корозійній стійкості та в'язкості. Одним із факторів, що стримують широке використання титанових сплавів, є висока вартість титанових деталей, що пов'язано з технологією їх виготовлення та відносно високою вартістю використовуваної сировини. Зниження собівартості продукції передбачає розробку сплавів з використанням дешевої сировини та таких технологічних процесів, що забезпечують більш високу ефективність використання споживаної енергії та матеріалів. Найбільш перспективним з точки зору зниження ціни є створення економно легованих сплавів з покращеною технологічністю, оскільки вартість виготовлення титану становить більшу частину загальної вартості деталей. Останніми роками все частіше використовуються низько затратні титанові сплави, в яких дорогі легуючі елементи замінюються недорогими та доступними елементами, такими як залізо, вуглець, кисень та азот, але їх зварюваність ще залишається під значним дослідженням. У даній роботі розроблена математична модель аргонодугового зварювання вольфрамовим електродом економно легованого титанового сплаву Timetal LCB. Для розрахунку впливу параметрів режиму зварювання на формування шва була побудована тривимірна математична модель теплових процесів у титані для зварювання скануючим джерелом тепла, основана на диференціальному рівнянні теплопровідності. Порівняння результатів розрахунку з експериментальними даними підтвердило адекватність розробленої математичної моделі. На основі цієї моделі визначаються теплові поля в зварному шві. На сьогодні метод скінченних елементів (МСЕ) є підходящим методом для моделювання явищ зварювального процесу. Можливо прогнозування геометрії зварного шва за рахунок оптимізації параметрів зварювання, моделювання МСЕ дозволяє обчислити форму зварного шва, напруження, деформації та металургічні зміни для різних комбінацій параметрів зварювання. У моделюванні МСЕ одна з основних тем – це вибір параметрів джерела тепла, що є першорядним для задовільного подання зварювального процесу.