17 декабря 2009 р. в 10:00 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.182.01 при Інституті електрозварювання ім. Є.О.Патона НАН України, 03680, МСП, м. Київ-150, вул. Боженка, 11.

Аннотация

Махненко О.В. Прогнозирование деформаций при сварке и тепловой правке конструкций на основе методов термопластичности и функции усадки. – Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 05.03.06 “Сварка и родственные технологии”. Институт электросварки им. Е.О.Патона НАН Украины, Киев, 2009 г.

Диссертация посвящена созданию общего подхода прогнозирования деформаций при сварке (наплавке, тепловой правке) крупногабаритных конструкций на основе комбинированного применения методов термопластичности и функции усадки, а также разработке соответствующих расчетных алгоритмов реализации комбинированного подхода.

Предложены расчетные способы определения параметров функции усадки для характерных случаев сварочного нагрева на основе геометрической типизации объекта.

Разработаны расчетные алгоритмы для балочных конструкций и проведено исследование кинетики общих деформаций сварных балок при лазерной сварке в многоопорном закреплении, что позволило решить проблему позицирования лазерного источника нагрева в процессе сварки с учетом сварочных деформаций. Отличительной особенностью разработанной математической модели является учет статической неопределимости, связанной с местами промежуточного закрепления балки в процессе выполнения сварки, возможность прогнозирования усилий для удержания балки на опорах во время сварки, а также для обеспечения предварительного выгиба либо механической правки после сварки.

Разработаны расчетные алгоритмы для прогнозировании сварочных деформаций трубных решеток теплообменников в процессе вварки большого количества теплообменных трубок, и на основе проведенных расчетных исследований получены новые практические результаты. Определен тип сварного соединения трубной решетки с трубками из пяти рассмотренных, который обеспечивает наименьшие деформации трубной решетки. Установлено, что применение аустенитной стали для трубок и присадки позволяет по сравнению с вариантом ферритной стали получить более низкие остаточные общие деформации трубной решетки. Определено, что для конструкций с двумя трубными досками и короткими прямыми трубками приварка в определенной последовательности одновременно двух концов трубок может существенно снизить деформации трубных решеток, особенно при ограниченных толщинах последних. Сделана оценка риска потери устойчивости при осевом сжатии трубок, привариваемых в первую очередь.

Разработаны расчетные алгоритмы для прогнозирования общих деформаций, связанных с многопроходной наплавкой износостойким сплавом пластин большого размера. В результате выполненных исследований были выявлены основные факторы, влияющие на остаточные деформации изгиба наплавленных плоских заготовок. Установлено, что наиболее благоприятным с точки зрения снижения деформаций является вариант наплавки вдоль длинной кромки заготовки на минимальных по тепловложению режимах, обеспечивающих необходимую микроструктуру в металле ЗТВ. Выявлен существенный эффект снижения деформаций (примерно в 3 раза) в случае применении закрепления в зоне наплавки, т.е. прижатия этого участка к плите с последующим освобождением после остывания.

Разработаны расчетные алгоритмы для моделирования процесса тепловой правки тонкостенных конструкций с деформациями бухтиноватости с помощью различных по форме пятен нагрева. На основе разработанных алгоритмов проведено исследование возможности повышения эффективности процесса тепловой правки. Установлено, что за счет оптимизации параметров нагрева возможно существенно повысить эффективность правки, что связано со значительной экономией энерго- и трудозатрат. Впервые, выявлены основные закономерности процесса тепловой правки тонкостенных конструкций с деформациями бухтиноватости, связанные с геометрическими параметрами бухтины, параметрами и расположением пятен нагрева. Установлено что, процесс тепловой правки деформаций бухтиноватости имеет целый ряд объективных факторов, ограничивающих эффективность этой технологической операции, особенно при больших толщинах листа обшивки.

На основе разработанных расчетных алгоритмов создано управляющее программное обеспечение для автоматизации процесса термической правки тонкостенных конструкций с деформациями бухтиноватости, которое нашло применение в автоматизированных комплексах оборудования для лабораторных испытаний и испытаний в условиях производства сварных судостроительных панелей.

Разработаны расчетные алгоритмы и методика по определению оптимальных параметров тепловой правки деформаций искривления оси цилиндрической обечайки, которые позволяют получать решение по выбору параметров теплового воздействия оперативно, в режиме реального времени. Экспериментальная апробация при тепловой правке общих деформаций искривления оси длинной цилиндрической обечайки и длинных шнековых валов показала высокую эффективность разработанной методики.

Ключевые слова: сварочные деформации, расчетные методы, методы термопластичности, метод функции усадки, тепловая правка