PARTNERZY PORTALU

Symulacja MES procesu zgrzewania FSW elementów wymiennika ciepła

  • Biuletyn Instytutu Spawalnictwa
    Autor: Janusz Pikuła, Krzysztof Kwieciński, Grzegorz Porembski, Adam Pietras
  • Dodano: 09-07-2016 16:52

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].

W Instytucie Spawalnictwa w Gliwicach przy współpracy z odlewnią CEMAD i ZBUS Sp. z o.o., opracowano i wdrożono do produkcji nowoczesną technologię wytwarzania złożonych elementów bimetalicznych z wykorzystaniem zaawansowanej technologii zgrzewania tarciowego FSW. W ramach przeprowadzonych badań poznano zasady doboru warunków zgrzewania, warunków cieplnych procesu oraz pola naprężeń i odkształcenia. W pierwszym etapie prowadzonego projektu obiektem badań były elementy kuli zaworu zwrotnego [5]. Symulowano proces zgrzewania FSW połówek kuli, które dociskano przy użyciu specjalnych uchwytów. Proces zgrzewania przebiegał w wyniku obrotu zgrzewanych elementów, przez co narzędzie wykonywało jedynie ruch obrotowy. W ramach przeprowadzonych obliczeń przy użyciu modelu MES uzyskano wyniki, które wykorzystano w przygotowaniu konstrukcji uchwytów na stanowisku zgrzewania. Drugi etap projektu obejmował opracowanie technologii zgrzewania metodą FSW chłodnicy elementów elektrycznych układów napędowych. Przedstawiona w niniejszym artykule symulacja MES również miała na celu określenie naprężeń i odkształceń elementu powstałych w wyniku zgrzewania, a wyniki obliczeń wykorzystano w przygotowaniu konstrukcji uchwytów i podkładek zastosowanych na stanowisku zgrzewania.
×

KOMENTARZE (0)

PISZESZ DO NAS Z ADRESU IP: 34.204.173.45
Dodając komentarz, oświadczasz, że akceptujesz regulamin forum
WNP - Portal gospodarczy

Drodzy Użytkownicy!

W związku z odwiedzaniem naszych serwisów internetowych przetwarzamy Twój adres IP, pliki cookies i podobne dane nt. aktywności lub urządzeń użytkownika. Jeżeli dane te pozwalają zidentyfikować Twoją tożsamość, wówczas będą traktowane jako dane osobowe zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady 2016/679 (RODO).

Administratora tych danych, cele i podstawy przetwarzania oraz inne informacje wymagane przez RODO znajdziesz w Polityce Prywatności pod tym linkiem.

Jeżeli korzystasz także z innych usług dostępnych za pośrednictwem naszych serwisów, przetwarzamy też Twoje dane osobowe podane przy zakładaniu konta, rejestracji na eventy, zamawianiu prenumeraty, newslettera, alertów oraz usług online (w tym Strefy Premium, raportów, rankingów lub licencji na przedruki).

Administratorów tych danych osobowych, cele i podstawy przetwarzania oraz inne informacje wymagane przez RODO znajdziesz również w Polityce Prywatności pod tym linkiem. Dane zbierane na potrzeby różnych usług mogą być przetwarzane w różnych celach, na różnych podstawach oraz przez różnych administratorów danych.

Pamiętaj, że w związku z przetwarzaniem danych osobowych przysługuje Ci szereg gwarancji i praw, a przede wszystkim prawo do sprzeciwu wobec przetwarzania Twoich danych. Prawa te będą przez nas bezwzględnie przestrzegane. Jeżeli więc nie zgadzasz się z naszą oceną niezbędności przetwarzania Twoich danych lub masz inne zastrzeżenia w tym zakresie, koniecznie zgłoś sprzeciw lub prześlij nam swoje zastrzeżenia pod adres odo@ptwp.pl.

Zarząd PTWP-ONLINE Sp. z o.o.

Logowanie

Dla subskrybentów naszych usług (Strefa Premium, newslettery) oraz uczestników konferencji ogranizowanych przez Grupę PTWP

Nie pamiętasz hasła?

Nie masz jeszcze konta? Kliknij i zarejestruj się teraz!