Введение
Глава 1. Аналитический обзор вопросов, связанных с получением сварных соединений при автоматической аргонодуговой сварке неплавящимся электродом 10
1.1. Экспериментальные данные и рекомендации по выбору основных параметров режима автоматической сварки 10
1.2. Математические модели, построенные на основе экспериментальных данных о размерах сварного шва 14
1.2.1. Нейросетевое моделирование аргонодуговой сварки 17
1.2.2. Модели аналитического расчета температурных полей, основанные на теории тепловых полей Н.Н. Рыкалина 24
1.2.3. Моделирование геометрии сварного шва с помощью численных методов 30
1.2.3.1. Полуэллипсоидальная модель Голдака 30
1.2.3.2. Модель двойного эллипсоида Голдака 32
1.2.3.3. Модель конического источника нагрева 33
1.2.3.4. Моделирование геометрии сварного шва при сварке со сквозным проплавлением методами конечных элементов (МКЭ) и конечных разностей (МКР) 34
1.3. Компьютерные технологии прогнозирования формирования шва при дуговой сварке 40
1.4. Основные методы расчета остаточных деформаций конструкций после сварки 47
1.5. Цель и задачи работы 58
Глава 2. Экспериментальное определение диапазонов режимов аргонодуговой сварки стыковых соединений на подкладке, обеспечивающих формирование сварного шва с размерами, соответствующими гост 14771-76 60
2.1. Оборудование для проведения исследований 60
2.2. Сварочная оснастка, применяемый инструмент и измерительная техника 63
2.3. Расходные материалы для экспериментов 65
2.4. Методика определения диапазонов режимов аргонодуговой сварки стыковых соединений на подкладке 67
2.5. Обработка экспериментальных данных 78
2.6. Определение эффективного КПД нагрева 81
2.7. Оценка влияния расположения прижимов от оси сварного шва на ширину шва стыковых соединений 84
2.8. Оценка влияния ширины канавки в медной подкладке на ширину обратного валика 85
2.9. Оценка влияния шероховатости стального образца на ширину обратного валика 87
2.10. Выводы главы 2 88
Глава 3. Численное моделирование геометрии стыкового шва при аргонодуговой сварке тонколистовых коррозионно-стойких сталей на медной подкладке 90
3.1. Описание численной модели теплопередачи при аргонодуговой сварке на медной подкладке 90
3.2. Граничные условия контакта сварного образца с подкладкой и прижимами 95
3.3. Верификация граничных условий контакта сварного образца с подкладкой и с прижимами 97
3.4. Выбор типа конечных элементов и конечно-элементное разбиение 3D-модели 103
3.5. Обработка результатов моделирования 107
3.6. Численная оценка влияния расположения прижимов от оси шва на ширину сварного шва 112
3.7. Численная оценка влияния ширины канавки в медной подкладке на ширину обратного валика 113
3.8. Численная оценка влияния шероховатости поверхностей в области контакта на ширину обратного валика сварного шва 115
3.9. Определение величины теплоотдачи в медную подкладку в процессе сварки 117
3.10. Численная оценка влияния ширины канавки в подкладке и высоты микронеровностей шероховатости стального образца на величину теплоотдачи в медную подкладку при сварке 119
3.11. Выводы главы 3 121
Глава 4. Оценка влияния условий закрепления на остаточные деформации сварной конструкции на основе разработанной математической модели сварки 123
4.1. Общие требования к сборочно-сварочным приспособлениям 123
4.2. Численные методы расчета сварочных деформаций и напряжений 128
4.3. Механические свойства аустенитной стали и описание термодеформационной модели 131
4.4. Расчет остаточных деформаций при аргонодуговой сварке плоских образцов на подкладке 133
4.4.1. Верификация численной термодеформационной модели распределения остаточных деформаций при аргонодуговой сварке плоских образцов 135
4.4.2. Результаты численного моделирования влияния термодеформационного цикла аргонодуговой сварки плоских образцов на распределение остаточных деформаций 140
4.5. Методика численного моделирования влияния термодеформационного цикла аргонодуговой сварки стыковых соединений на медной подкладке на остаточные деформации тонколистовых конструкций 149
4.6. Расчет остаточных деформаций при сварке продольного шва обечайки 152
4.7. Расчет остаточных деформаций при сварке кольцевого шва между обечайкой и фланцем 155
4.8. Выводы главы 4 163
Общие выводы по работе 164
Литература 166
