Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Investigating the thermal and structural responses in hard-facing application with the GTAW process

Savaş Atilla

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2021

|

Vol. 59 nr 3

343--353

EN

The gas tungsten arc welding (GTAW) process is an excellent way of performing quality hard- -facing applications. The residual stresses and distortions are encountered in hard-facing. There are several methods to decrease residual stresses. Changing the welding pattern, changing thickness and preheating can be mentioned for this purpose. In this work, the influence of the welding pattern, plate thickness and preheating was investigated. The temperature distribution with the same welding conditions was used for validation of the numerical model. The total deformation in a 2mm plate was 15 times higher than in a 6mm plate with the same welding conditions.

2

Artificial Neural Network to the Control of the Parameters of the Heat Treatment Process of Casting

Wróbel J., Kulawik A., Bokota A.

Archives of Foundry Engineering

|

2015

|

Vol. 15, iss. 1

119--124

EN

In the paper the use of the artificial neural network to the control of the work of heat treating equipment for the long axisymmetric steel elements with variable diameters is presented. It is assumed that the velocity of the heat source is modified in the process and is in real time updated according to the current diameter. The measurement of the diameter is performed at a constant distance from the heat source (Δz = 0). The main task of the model is control the assumed values of temperature at constant parameters of the heat source such as radius and power. Therefore the parameter of the process controlled by the artificial neural network is the velocity of the heat source. The input data of the network are the values of temperature and the radius of the heated element. The learning, testing and validation sets were determined by using the equation of steady heat transfer process with a convective term. To verify the possibilities of the presented algorithm, based on the solve of the unsteady heat conduction with finite element method, a numerical simulation is performed. The calculations confirm the effectiveness of use of the presented solution, in order to obtain for example the constant depth of the heat affected zone for the geometrically variable hardened axisymmetric objects.

3

Modelowanie przemian fazowych w połączeniach spawanych laserowo

Kulawik A., Wróbel J.

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2013

|

nr 3

61--66

PL

Wytwarzanie stalowych konstrukcji związane jest często z wykorzystaniem technologii spawania. Coraz częściej łączone są materiały uznawane dawniej za trudno spawalne lub niespawalne. W pracy przeprowadzono analizę modelu spawania laserowego stali AISI 4140. Opisano sprzężone modele zjawisk cieplnych i przemian fazowych. Zjawiska cieplne procesu spawania zamodelowano na podstawie rozwiązania równania przewodzenia ciepła z członem konwekcyjnym, uwzględniając przetopienie i krzepnięcie w ujęciu pojemnościowym. Zaproponowany model zjawisk cieplnych rozwiązano, budując własne oprogramowanie wykorzystujące metodę elementów skończonych (zadania 3D). Do rozwiązania równania przewodnictwa wykorzystano metodę MES w ujęciu Petrova-Galerkina w celu zapewnienia stabilności algorytmu ze względu na ruchome źródła ciepła. Nagrzewanie laserowe zostało zamodelowane za pomocą złożonego modelu źródła ciepła będącego sumą źródła powierzchniowego i źródła objętościowego. Właściwości termofizyczne uzależniono od składu fazowego oraz od temperatury. Przemiany fazowe w stanie stałym modelowano z wykorzystaniem równania Avramiego oraz analizy wykresów CTPa i CTPc. W pracy dokonano także porównania wykresów CTPi otrzymanych z modelu termodynamicznego (model Kirkaldy) z wykresami eksperymentalnymi. Przedstawione wyniki obliczeń numerycznych dotyczą pól temperatury spawanego elementu stalowego. Przedstawiono również kinetykę przemian fazowych w stanie stałym, zmiany temperatury oraz odkształceń w dwóch punktach kontrolnych. Na podstawie otrzymanych wyników można stwierdzić, że zmiany temperatury, a także związane z nią zmiany odkształceń strukturalnych i termicznych w symulacji procesu spawania laserowego są gwałtowne. Uzyskane w symulacji procesu spawania zmiany strukturalne są silnie uzależnione od zastosowanych wykresów CTP.

EN

Production of steel assembly joints, whether separable or inseparable, is often associated with the use of welding process. Materials that were considered difficult or impossible to weld in the past are joined more and more often nowadays. This paper analyzes performance of the laser welding model of steel element (AISI 4140). The coupled models of thermal phenomena and phase transformations in solid state are described. The thermal phenomena of the welding process are modeled on the basis of the heat transfer equation solution with a convective term. The melting and solidification processes are included in modification of the effective heat. The proposed model of thermal phenomena is calculated by a development of our own software (for 3D tasks). The finite element method in Petrov-Galerkin formulations is used to find a solution of the heat conductivity equation. This method gives the stability of the algorithm due to the moving heat source. The laser heating was modeled by a combination of a heat source model, which is the sum of the surface, and volumetric sources. The thermophysical properties are dependent on the phase composition and temperature. The phase transformations in the solid state are modelled by the use of the Avrami equation and the analysis of CHT and CCT diagrams. Both the comparative analysis of TTT diagrams obtained from the thermodynamic model (Kirkaldy model) and the experimental diagrams are performed. The paper presents the results of the numerical simulation temperature fields for the welded steel element. The kinetics of phase transformation in the solid state, changes of temperature and strains in two control nodes are also presented. The obtained results show that the changes of the temperature and connected with them changes of structural and thermal strains in the simulation of the laser welding are rapid. Obtained structural changes in the simulation of welding are strongly dependent on the applied CCT diagrams.

4

Development of a thermal model in the metal cutting process for prediction of temperature distributions at the tool-chip-workpiece interface

Karas A, Bouzit M., Belarbi M

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2013

|

Vol. 51 nr 3

553--567

EN

The prediction of temperature distributions in the tool-chip-workpiece interface is not obvious with the complexity of the induced phenomena. For this purpose, we developed a thermal model in orthogonal metal cutting based on the thermal model of Komanduri and Hou that determines temperature distributions in the tool-chip-workpiece separately, each in its own axes system. The overall distribution is obtained by assembling three temperature distributions at the tool-chip-workpiece interface. Our developed model returns global temperature distributions in the real time throughout the tool-chip-workpiece in the same coordinate system. Our simulation results compared to the original maps showed a perfect correspondence, unlike the computation time and computation steps.

5

Uproszczone pole temperatury dla analizy procesu spawania laserowego

Zowczak W.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2011

|

R. 87, nr 7

76-78

PL

Przedstawiono model dwufazowy wykorzystujący analityczne rozwiązania równań przewodnictwa cieplnego. W fazie stałej pole temperatury opisane jest za pomocą rozwiązania dla liniowego ruchomego źródła ciepła, zaś w fazie ciekłej wykorzystano rozwiązanie dla ruchomego źródła walcowego. Pokazano przykład liczbowy. Opisane rozwiązanie może być użyteczne przy analizie procesów głębokiego spawania.

EN

Two-phase model of temperature field has been presented. The temperature field within the solid phase is described by the solution for the moving line source, while in the liquid phase the solution for the moving cylindrical source has been used. A numerical example has been shown. The presented temperature field may be useful for the analysis of laser keyhole welding.

6

Transient thermo-elastic disturbances in a visco-elastic semi-space due to a moving internal heat source

Lotfy K.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2011

|

Vol. 16, no 3

747-762

EN

This paper investigates the transient disturbances created by an internal line heat source that suddenly starts moving uniformly inside a visco-elastic half-space. The generalised theory of thermo-elasticity with relaxation time proposed by Lord-Shulman (1967) is applied. The material of the semi-infinite medium is isotropic visco-elastic solid of Kelvin-Voight type. Applying the Fourier and Laplace transform technique, expressions for displacement components in the transformed domain are found out. These expressions prove the existence of three waves - a modified thermal wave, a visco-elastic wave of defused nature and a transverse visco-elastic wave. Surface displacement components are evaluated on the boundary for small time only. Numerical results are given and illustrated graphically to highlight the variations of surface displacement components with distance for different values of time, source depth and velocity of the source.

7

Transient thermo-elastic disturbances in a visco-elastic semi-space due to a moving internal heat source

Lotfy K. H., Fathy R. A.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2010

|

Vol. 15, no 4

1169-1184

EN

This paper investigates the transient disturbances created by an internal line heat source that suddenly starts moving uniformly inside a visco-elastic half-space. The generalised theory of thermo-elasticity with relaxation time proposed by Lord and Shulman (1967) is applied. The material of the semi-infinite medium is an isotropic visco-elastic solid of Kelvin-Voight type. Applying the Fourier and Laplace transform technique, expressions for displacement components in the transformed domain are found. These expressions prove the existence of three waves - a modified thermal wave, a visco-elastic wave of defused nature and a transverse visco-elastic wave. Surface displacement components are evaluated on the boundary for small time only. Numerical results are given and illustrated graphically to highlight the variations of surface displacement components with distance for different values of time, source depth and velocity of the source.

8

Temperature distribution in a circular plate heated by a moving heat source

Kidawa-Kukla J.

Prace Naukowe Instytutu Matematyki i Informatyki Politechniki Częstochowskiej

|

2008

|

Vol. 7, nr 1

71-76

EN

This paper concerns the heat conduction problem in a circular thin plate subjected to the activity of a heat source which changes its place on the plate surface with time. The heat source moves along an circular trajectory round centre of the plate with constant angular velocity. The solution of the problem is obtained in an analytical form by using the Green's function method.

9

The transient temperature field in a rectangular area with movable heat sources at its edge

Maciejewska B.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2004

|

Vol. 42 nr 4

789-804

EN

The paper provides an exact solution to a nonstationary two-dimensional heat transfer problem where heat sources move along the edge of the area. Finite Fourier transforms are applied to find the solution. It is given as a sum of four parts. The investigations aim at the determination of the temperature distribution in a brake drum while the vehicle rolls down a slope at a constant velocity. Brake linings, brought into frictional contact with the drum in braking, constitute moving heat sources. Due to the nature of the process under examination, it is possible to assume that the heat transfer is two-dimensional. The dimensions of the brake drum (the internal radius to external radius ratio is approx. 0,95) and simplifications allow one to model it as a rectangular area.

PL

W pracy rozwiązane zostało, w sposób ścisły, niestacjonarne dwuwymiarowe zagadnienie przepływu ciepła z poruszającymi się źródłami ciepła wzdłuż brzegu obszaru. W celu znalezienia rozwiązania zastosowana została skończona transformata Fouriera. Rozwiązanie podane zostało w postaci sumy czterech składników. Zastosowane zostało do wyznaczenia rozkładu temperatury w bębnie hamulcowym podczas utrzymywania stałej prędkości samochodu zjeżdżającego z pochyłości. Okładziny hamulcowe trąc o bęben hamulca w trakcie hamowania stanowią poruszające się żródła ciepła. Ze względu na charakter badanego procesu można przyjąć, że wymiana ciepła jest dwuwymiarowa. Wymiary bębna hamulcowego (stosunek promienia wewnętrznego do zewnętrznego wynisi około 0.95) i poczynione uproszczenia pozwalają modelować go obszarem o kształcie prostokąta.

10

Application of the modified method of finite elements to identification of temperature of a body heated with a moving heat source

Maciejewska B.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2004

|

Vol. 42 nr 4

771-787

EN

A transient 2-dimensional problem of heat flow with a moving heat source is considerent. It is assumed that the heat source is moving along one of the sides of a rectangle with a constant velocity. The unknown is the temperature distribution in a flat rectangular area. The paper presents an approximate solution which is based on the finite element method with a modified basis function. The space-time basis functions are combinations of heat polynomials which strictly satisfy the heat equation. Cartesian coordinates were used to solve the problem.

PL

W pracy rozważane jest dwuwymiarowe niestacjonarne zagadnienie przepływu ciepła z ruchomym źródłem ciepła na brzegu obszaru. Zaklada się, że źródło ciepła porusza się wzdłuż brzegu prostokąta ze stałą prędkością. Poszukiwany jest rozkład temperatury w obszarze o kształcie prostokąta. Przybliżone rozwiązanie problemu zaprezentowane w pracy opiera się na metodzie elementów skończonych ze zmodyfikowanymi funkcjami bazowymi. Skonstruowane czasoprzestrzenne funkcje bazowe są kombinacją wielomianów cieplnych, tzn. wielomianów ściśle spełniających równanie przewodnictwa ciepła. Zagadnienie rozwiązane zostało we współrzędnych kartezjańskich.

11

Pole temperatury staliwnego ogniwa czerpaka koparki napawanego oscylacyjnie

Winczek J.

Archiwum Odlewnictwa

|

2003

|

R. 3, nr 10

267--272

PL

W pracy przedstawiono analityczny opis pola temperatury podczas napawania staliwnego ogniwa czerpaka koparki. Dla przyjętego schematu nakładania napoin określono pole temperatury wywołane elektrodą poruszającą się ruchem oscylacyjnym względem osi napoiny. W analizie uwzględniono zmiany temperatury wywołane nakładaniem kolejnych napoin (przyrosty temperatury z kolejnymi ruchami elektrody i stygnięcia już napawanych obszarów).

EN

In paper the three-dimensional analytical temperature field during multiple rebuilding of side link of stripper shovel bucket is described. For accepted sequence of padding the temperature field subjected to oscilating moving weld heat source with respect to axle of weld is calculated. The solution considers the summing of increments of temperature during succeding transitions of welding electrode with simultaneous cooling padded weldes and zones, which were heated earlier.