Menu

wnp.pl - portal gospodarczy

Szukaj

Symulacja MES procesu zgrzewania FSW elementów wymiennika ciepła

Autor: Janusz Pikuła, Krzysztof Kwieciński, Grzegorz Porembski, Adam Pietras
09-07-2016 16:52 |  aktualizacja: 09-07-2016 14:42

Stopy aluminium są szeroko stosowane w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, transportowym, wojskowym, stoczniowym i w innych branżach jako podstawowy materiał konstrukcyjny o małej gęstości.

Wprowadzenie
Taki stan rzeczy wynika między innymi z rosnących wymagań dotyczących stosunku wytrzymałości do masy oraz wysokiej odporności na korozję. W tym wypadku stopy aluminium są uważane za najlepszy wybór, zwłaszcza, gdy istotnym wymogiem jest produkcja wielkoseryjna.

W związku z tym obserwuje się duże zapotrzebowanie na wykonywanie wysokiej jakości połączeń. Obecnie najpopularniejszą i wydajną metodą spajania metali jest spawanie. Stopy aluminium, ze względu na dobrą przewodność cieplną i elektryczną, przysparzają wielu problemów zarówno w konwencjonalnych metodach spawania, jak i zgrzewania. Metalurgia procesu spawania sprawia, że niektóre wysokowytrzymałe stopy aluminium są uznawane wręcz za niespawalne ze względu na ryzyko wystąpienia pęknięć gorących oraz niekorzystne zmiany właściwości w strefie wpływu ciepła. Rozwiązaniem tych niedogodności jest metoda FSW (z ang. Friction Stir Welding) opracowana w The Welding Institute w Cambridge w 1990 roku, która uważana jest za jedno z największych osiągnięć w technice spajania materiałów w ostatnim dwudziestoleciu [1, 2].

Metoda FSW jest metodą zgrzewania tarciowego z mieszaniem materiału zgrzeiny, w której połączenie materiałów następuje w stanie stałym. Opracowano ją do łączenia wysokowytrzymałych stopów aluminium i zaawansowanych stopów aluminium . Obecnie stosowana jest głównie do łączenia długich elementów ze stopów aluminium, ale znajduje również zastosowanie w wykonywaniu wysokiej jakości złączy takich materiałów jak miedź, ołów, magnez, tytan, cynk, stal miękka, wybrane stale nierdzewne i stopy niklu. Istnieje również możliwość wykonywania zgrzein różnoimiennych takich jak np.: różne stopy aluminium, aluminium-miedź, aluminium-stal i aluminium-magnez [1-3].

Metoda elementów skończonych (MES) jest obecnie jedną z najszerzej stosowanych metod rozwiązywania różnych problemów inżynierskich. Symulacja MES procesu zgrzewania jest stosowana przede wszystkim w celu wyznaczenia pól temperatury powstających w czasie spawania, naprężeń oraz odkształceń elementów zgrzewanych i przy jej użyciu możliwa jest analiza obiektów o skomplikowanym kształcie i złożonych właściwościach [4].

KOMENTARZE (0)

Artykuł nie posiada jeszcze komentarzy! Twój może być pierwszy. Wypowiedz się!
Rys. 1. Schemat ruchu narzędzia podczas procesu FSW (vn – prędkość obrotowa, vz – prędkość liniowa narzędzia) [6]

Rys. 1. Schemat ruchu narzędzia podczas procesu FSW (vn – prędkość obrotowa, vz – prędkość liniowa narzędzia) [6]

Plik do pobrania (0.07 MB)
Rys. 2. Wyniki symulacji zgrzewania metodą FSW – pole temperatury oraz kierunki płynięcia materiału [8]

Rys. 2. Wyniki symulacji zgrzewania metodą FSW – pole temperatury oraz kierunki płynięcia materiału [8]

Plik do pobrania (0.43 MB)
Rys. 3. Zależność współczynnika tarcia od temperatury stopu aluminium 6061-T6 [7]

Rys. 3. Zależność współczynnika tarcia od temperatury stopu aluminium 6061-T6 [7]

Plik do pobrania (0.09 MB)
Rys. 4. Widok modelowej chłodnicy do badań oprzyrządowania

Rys. 4. Widok modelowej chłodnicy do badań oprzyrządowania

Plik do pobrania (0.20 MB)
Rys. 5. Kształt i wymiary narzędzia zastosowanego w rzeczywistym procesie zgrzewania FSW

Rys. 5. Kształt i wymiary narzędzia zastosowanego w rzeczywistym procesie zgrzewania FSW

Plik do pobrania (0.13 MB)
Rys. 6. Widok stanowiska do zgrzewania metodą FSW elementów wymiennika ciepła

Rys. 6. Widok stanowiska do zgrzewania metodą FSW elementów wymiennika ciepła

Plik do pobrania (0.22 MB)
Rys. 7. Widok siatki elementów skończonych

Rys. 7. Widok siatki elementów skończonych

Plik do pobrania (0.26 MB)
Rys. 8. Ścieżka procesu zgrzewania FSW w modelu MES

Rys. 8. Ścieżka procesu zgrzewania FSW w modelu MES

Plik do pobrania (0.05 MB)
Rys. 9. Trójwymiarowy element bryłowy termiczno-mechaniczny SOLID226

Rys. 9. Trójwymiarowy element bryłowy termiczno-mechaniczny SOLID226

Plik do pobrania (0.10 MB)
Tablica 1. Parametry symulowanego procesu zgrzewania

Tablica 1. Parametry symulowanego procesu zgrzewania

Plik do pobrania (0.12 MB)
Tablica 2. Dane materiałowe stopu aluminium 6061-T6 [7]

Tablica 2. Dane materiałowe stopu aluminium 6061-T6 [7]

Plik do pobrania (0.20 MB)
Rys. 10. Widok reakcji uchwytów na elementy zgrzewane (na czerwono) a) widok z góry – uchwyty, b) widok z dołu - podkładki

Rys. 10. Widok reakcji uchwytów na elementy zgrzewane (na czerwono) a) widok z góry – uchwyty, b) widok z dołu - podkładki

Plik do pobrania (0.14 MB)
Rys. 11. Węzły uchwytów przemieszczone w kierunku osi Z, a) widok elementów, b) widok wartości przemieszczeń, mm

Rys. 11. Węzły uchwytów przemieszczone w kierunku osi Z, a) widok elementów, b) widok wartości przemieszczeń, mm

Plik do pobrania (0.28 MB)
Rys. 12. Analiza temperatury, a) pole temperatury po 457 sekundach od rozpoczęcia procesu zgrzewania, b) zmiana temperatury w funkcji czasu w punkcie wskazanym przez strzałkę

Rys. 12. Analiza temperatury, a) pole temperatury po 457 sekundach od rozpoczęcia procesu zgrzewania, b) zmiana temperatury w funkcji czasu w punkcie wskazanym przez strzałkę

Plik do pobrania (0.22 MB)
Rys. 13. Wartości a) naprężeń zredukowanych (wg hipotezy Hubera - Misesa - Hencky'ego) w 457 sekundzie procesu zgrzewania, b) naprężeń pozostających (5400 sekunda po zakończonym procesie zgrzewania)

Rys. 13. Wartości a) naprężeń zredukowanych (wg hipotezy Hubera - Misesa - Hencky'ego) w 457 sekundzie procesu zgrzewania, b) naprężeń pozostających (5400 sekunda po zakończonym procesie zgrzewania)

Plik do pobrania (0.22 MB)
 



SUBSKRYBUJ WNP.PL

NEWSLETTER

Najważniejsze informacje portalu wnp.pl prosto do Twojej skrzynki pocztowej

Wnp.pl: polub nas na Facebooku


Wnp.pl: dołącz do nas na Google+


44 750 ofert w bazie

POLECANE OFERTY

1 048 524 ofert w bazie

POLECANE OFERTY

5 763 ofert w bazie

2 782 331 ofert w bazie


397 664 ofert w bazie

GORĄCE KOMUNIKATY

Wyszukiwanie zaawansowane
  • parking
  • bankiet
  • catering
  • spa
  • klub
  • usługi
  • rekreacja
  • restauracja
467 ofert w bazie

PARTNERZY

  • partner serwisu
  • partner serwisu
  • partner serwisu
  • partner serwisu
  • partner serwisu
  • partner serwisu
  • partner serwisu
  • partner serwisu
  • partner serwisu

POLECAMY W SERWISACH GRUPY PTWP