Modelowanie strefy wpływu ciepła podczas jednościegowego napawania z wykorzystaniem dwurozkładowego modelu źródła ciepła

Winczek, J.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Modelowanie strefy wpływu ciepła podczas jednościegowego napawania z wykorzystaniem dwurozkładowego modelu źródła ciepła

Autorzy

Winczek J.

Identyfikatory

Warianty tytułu

The modelling of heat affected zone during single-pass surfacing by welding using a bimodal heat source model

Języki publikacji

Abstrakty

Przyjmowane w opisach pola temperatury podczas napawania jednorozkładowe modele źródła nie pozwalają na odtworzenia nieregularnych kształtów izoterm (w tym linii wtopienia), dlatego też zaproponowano model dwurozkładowy, znajdując uzasadnienie w sposobie przekazywania do napawanego przedmiotu ciepła wydzielonego przez łuk elektryczny. Wykonano obliczenia pola temperatury dla przykładu jednościegowego napawania płyty ze stali S235. Uzyskano potwierdzenie wymiarów i kształtu linii wtopienia uzyskanej doświadczalnie przez innych badaczy, używając w obliczeniach parametrów napawania przyjętych w eksperymencie. Wartości maksymalnej temperatury umożliwiły wyznaczenie charakterystycznych stref wpływu ciepła. Obliczono udziały objętościowe poszczególnych składników strukturalnych (ferrytu, perlitu i bainitu).

Single-distributed heat source models accepted in the descriptions of the temperature field during surfacing by welding, do not allow for restoration of irregular isotherms shapes (including the fusion line), therefore a bimodal model is proposed, finding justification in the way of transmitting heat generated by an electric arc to the surfaced object. Calculations of the temperature field were performed for a single-pass surfaced S235 steel plate. The size and shape of the fusion line, experimentally obtained by other investigators, was confirmed, using in the calculations the welding parameters adopted in the experiment. The maximum temperature allowed for the determination of specific heat affected zones. The volume fractions of particular structural components (ferrite, pearlite and bainite) were calculated.

Słowa kluczowe

napawanie pole temperatury przemiany fazowe modelowanie strefa wpływu ciepła

surfacing temperature field phase transformations modelling heat-affected zone

Wydawca

Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice

Czasopismo

Modelowanie Inżynierskie

Rocznik

2014

Tom

T. 19, nr 50

Strony

69--76

Opis fizyczny

Bibliogr. 19 poz.

Twórcy

autor

Winczek J.

j.winczek@imipkm.pcz.pl

Instytut Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn, Politechnika Częstochowska

Bibliografia

1. Goldak, J., Chakravarti, A., Bibby, M.: A double ellipsoidal finite element model for welding heat source. II W Doc., 1985, No 212-603-85.
2. Wu, C.S., Sun, J.S.: Modelling the arc heat flux distribution in GMA welding. “Computational Materials Science” 1998, 9, p. 397 – 402.
3. Jeong, S.K., Cho, H.S.: An analytical solution for transient temperature distribution in fillet arc welding including the effect of molten metal. In: Proc. Inst.Mech. Egrs., 1997, 211, p. 63 – 72..
4. Kang S.H., Cho H.S.: Analytical solution for transient temperature distribution in gas tungsten arc welding with consideration of filler wire. In: Proc. Instsn. Engrs, 1999, 213B, p. 799 – 811.
5. Azar A.S., As S.K., Akselsen O.M.: Determination of welding heat source parameters from actual bead shape. “Computational Materials Science” 2102, 54, p. 176 – 182.
6. Winczek J.: New approach to modeling of temperature field in surfaced steel elements. “International Journal of Heat and Mass Transfer” 2011, 54, p. 4702 - 4709.
7. Hrabe P., Choteborsky R., Navratilova M.: Influence of welding parameters on geometry of weld deposit bead, W: International Conference on Economic Engineering and Manufacturing Systems, Brasov, 26 – 27 November 2009, Regent 10 3, 27, p. 291 - 294.
8. Winczek J.: Analytical solution to transient temperature field in a half-infinite body caused by moving volumetric heat source. “Int. J. Heat Mass Transfer” 2010, 53, p. 5774 - 5781.
9. Vishnu, P.R., Li W.B., Easterling, K.E.: Heat-flow model for pulsed welding. “ Mat. Sci. and Tech.” 1991, 7, p. 649 - 659.
10. Modenesi P.J., Reis R.I.: A model for melting rate phenomena in GMA welding. “Journal of Materials Processing Technology” 2007, 189, p. 199 - 205.
11. Avrami M.: Kinetics of phase change. I. General theory. “Journal of Chemical Physics” 1939, 7, p. 1103 - 1112.
12. Johnson W.A., Mehl R.F.: Reaction kinetics in processes of nucleation and growth. “Trans. AIME” 1939, 135, p. 416 - 442.
13. Kolmogorov A. N.: K statističeskoj teorii kristallizacii metallov. „Izvestia Akademii Nauk CCCP”. Serija matiematičeskaja, 1937, No 3, s. 355 -359.
14. Domański T., Bokota A.: Numerical models of hardening phenomena of tools steel base on the TTT and CCT diagrams. “Archives of Metallurgy and Materials” 2011, 56, p. 325 - 344.
15. Piekarska W., Kubiak M., Saternus Z.: Numerical simulation of deformations in T-joint welded by the laser beam. “Archives of Metallurgy and Materials” 2013, 58, p. 1391 - 1396.
16. Parkitny R., Winczek J.: Modelowanie przemian fazowych w spawanych elementach stalowych. W: XXXVI Sympozjon “Modelowanie w mechanice”, Gliwice1997, s. 281 - 286.
17. Parkitny R., Winczek J.: Modelowanie przemian fazowych wielokrotnego napawania. XXXVIII Sympozjon PTMTS “Modelowanie w mechanice, ZN Katedry Mechaniki Stosowanej, Politechnika Śląska, Gliwice 1999, 219 - 224.
18. Klimpel A., Balcer M., Klimpel A.S., Rzeźnikiewicz A.: Wpływ techniki napawania metodą GMA drutem litym na jakość napoin i udziału materiału podłoża w napoinie. „Biuletyn Instytutu Spawalnictwa” 2006, 1, s. 53-58.
19. Brózda J., Pilarczyk J., Zeman M.: Spawalnicze wykresy przemian austenitu CTPc-S. Katowice: Wyd. "Śląsk", 1983.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-cae07f84-3418-429a-b2a2-08eadabd3053