Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2020
Идентификатор DOI: 10.15593/2224-9397/2020.4.08
Ключевые слова: electron-beam welding, modelling, technological parameters, electron beam, optimization, normal distribution law, electron beam input, thermophysical parameters, regression, physical properties of the material, электронно-лучевая сварка, моделирование, технологические параметры, электронный пучок, оптимизация, распределение энергии, ввод электронного луча, теплофизические параметры, регрессия, физические свойства материала
Аннотация: В статье рассмотрена проблема моделирования теплового поля в процессе электронно-лучевой сварки, которая широко применяется на предприятия машиностроения Российской Федерации. Актуальность данного исследования обусловлена сложностью подбора эффективного набора технологических параметров для изделий из титанового сплава. Применение Показать полностьюметодов математического моделирования позволяет существенно снизить временные, трудовые, а также экономические затраты на совершенствование и также отработку существующих технологий. При этом использование динамически изменяющихся теплофизических параметров в процессе моделирования способствует повышению точности моделирования. Цель исследования: повышение эффективности и качества математического моделирования температурного поля. Методы: предложенный в статье подход по использованию динамически изменяемых теплофизических параметров использует методы регрессионного анализа, позволяющие восстановить значения таких параметров для сплавов изделий в процессе моделирования. Применялись следующие широко используемые методы аппроксимации: линейная, квадратичная, кубическая, экспоненциальная, логарифмическая, - позволяющие восстановить зависимость недостающих значений теплофизических параметров, зависящие от температуры материала. Для моделирования распределения температурного поля используется аппарат теории сварочных процессов, на основе которого реализованы вычислительные соотношения. Результаты: в процессе экспериментальных исследований применения предложенного в работе подхода, было проведено моделирования распределения энергии при электронно-лучевой сварке элемента изделия из титанового сплава ВТ-14. Применение динамически изменяемых теплофизических параметров изделия позволило получить функцию распределения энергии в зоне нагрева более естественного вида, когда нагревание более холодных зон не даёт высокого распределения тепла в смежные области. Практическая значимость: полученные результаты могут быть использованы для повышения качества сварного соединения, а также обеспечения повторяемости технологического процесса электронно-лучевой сварки. The article deals with the problem of modeling the thermal zone in the process of electron-beam welding, which is widely used at machine-building enterprises of the Russian Federation. The relevance of this study is due to the complexity of the selection of an effective set of technological parameters for titanium alloy products. The use of mathematical modeling methods can significantly reduce time, labor, and economic costs for improving and also working out existing technologies. At the same time, the use of dynamically changing thermophysical parameters in the process of modeling helps to increase the accuracy of modeling. Purpose of the study: improving the efficiency and quality of mathematical modeling of the temperature field. Methods: the approach proposed in the article for the use of dynamically changing thermophysical parameters uses the methods of regression analysis, which make it possible to restore the values of such parameters for alloys of products in the process of modeling. The following widely used approximation methods were used: linear, quadratic, cubic, exponential, logarithmic, which allow restoring the dependence of the missing values of thermophysical parameters depending on the temperature of the material. To simulate the distribution of the temperature field, the apparatus of the theory of welding processes is used, on the basis of which the computational relations are realized. Results: In the process of experimental studies of the application of the approach proposed in the work, the simulation of energy distribution during electron-beam welding of a product element made of VT-14 titanium alloy was carried out. The use of dynamically changing thermophysical parameters of the product made it possible to obtain the energy distribution function in the heating zone in a more natural form, when heating of colder zones does not give a high distribution of heat to adjacent areas. Discussion: the results obtained can be used to improve the quality of the welded joint, as well as to ensure the repeatability of the technological process of electron beam welding.
Журнал: Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления
Выпуск журнала: № 36
Номера страниц: 131-145
ISSN журнала: 22249397
Место издания: Пермь
Издатель: Пермский национальный исследовательский политехнический университет