Компьютерное моделирование сварки давлением со сдвигом образцов из разноименных никелевых сплавов

А.Х. Ахунова, В.А. Валитов, Э.В. Галиева показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 15 мая 2020; Исправлена: 02 июля 2020; Принята: 02 июля 2020
Цитирование: А.Х. Ахунова, В.А. Валитов, Э.В. Галиева. Компьютерное моделирование сварки давлением со сдвигом образцов из разноименных никелевых сплавов. Письма о материалах. 2020. Т.10. №3. С.328-333
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2020-3-328-333

Аннотация

Проведено компьютерное моделирование напряженно - деформированного состояния в образцах, имитирующих детали газотурбинного двигателя типа «диск-вал» из разнородных жаропрочных никелевых сплавов, при их сварке давлением со сдвигом по двум схемам: внедрение вала в диск, и комбинация внедрения и вращения вала. Установлено, что для создания неразъёмного соединения предпочтительно использовать комбинацию внедрения с одновременным вращением вала.Проведено компьютерное моделирование напряженно-деформированного состояния в образцах, имитирующих составные части биметаллической детали газотурбинного двигателя типа «диск-вал» из разнородных жаропрочных никелевых сплавов, при их сварке давлением (СД) со сдвигом. Моделирование проводили в двумерной постановке (осесимметричная задача) с помощью пакета прикладных программ DEFORM-2D. Для определения влияния схемы СД на пластическую деформацию в зоне соединения было рассмотрено две схемы движения вала: внедрение вала в диск, и комбинация внедрения и вращения вала. Для определения особенностей влияния микроструктуры образцов на процесс протекания пластической деформации в зоне соединения свариваемых деталей рассматривались два сочетания разноименных никелевых сплавов: материалом для вала во всех случаях был сплав ЭК79 (мелкозернистая микроструктура, 7 мкм), для диска использовались сплавы ЭП741НП (крупнозернистая микроструктура, 60 мкм) и ЭП975 (мелкозернистая микроструктура, 8 мкм). Определяющие соотношения для изучаемых сплавов вводились в программу в виде экспериментальных кривых «напряжение-деформация», полученных при испытании образцов на одноосное сжатие цилиндрических образцов в условиях, соответствующих процессу сварки. Результаты компьютерного моделирования показали, что для повышения качества сварного соединения вала и диска предпочтительно использовать сварку давлением, осуществляемую при комбинации внедрения с одновременным вращением вала, поскольку в этом случае обеспечивается двухкомпонентная сдвиговая деформация, которая приводит к относительному сдвигу свариваемых поверхностей и улучшению условий образования физического контакта. Установлено, что для создания неразъёмного соединения вала и диска предпочтительно использовать сочетание сплавов ЭК79 (вал) и ЭП975 (диск), поскольку в этом случае обеспечивается эффективное суммарное воздействие нормальных сжимающих напряжений и сдвиговых деформаций, что приводит к повышению качества твердофазного соединения.

Ссылки (16)

1. C. Soares. Gas Turbines A Handbook of Air, Land and Sea Applications. Oxford, Butterworth-Heinemann, Elsevier (2015).
2. A. V. Logunov, Yu. N. Shmotin. Modern high - temperature nickel - based alloys for gas turbine. Moscow, Nauka i tekhnologiya (2013) 256 p. (in Russian) [А. В. Логунов, Ю. Н. Шмотин. Современные жаропрочные никелевые сплавы для дисков газовых турбин. Москва, Наука и технология (2013) 256 с.].
3. M. M. Bakradze, A. V. Skugorev, V. V. Kucheryaev, M. V. Bubnov. Aviation Materials and Technologies. 5, 175 (2017). (in Russian) [М. М. Бакрадзе, А. В. Скугорев В. В. Кучеряев, М. В. Бубнов. Авиационные материалы и технологии. 5, 175 (2017). Crossref
4. A. V. Lyushinsky. Svarochnoye proizvodstvo. 7, 17 (2016). (in Russian) [А. В. Люшинский. Сварочное производство. 7, 17 (2016).].
5. A. V. Skugorev, A. N. Afanasiev-Khodykin, A. M. Rogalev, D. S. Lozhkova. Tekhnologiya legkikh splavov. 3, 75 (2016). (in Russian) [А. В. Скугоров, А. Н. Афанасьев-Ходыкин, А. М. Рогалев, Д. С. Ложкова. Технология легких сплавов. 3, 75 (2016).].
6. I. Dolezel, V. Kotlan, B. Ulrych. Journal of Computational and Applied Mathematics. 270, 52 (2014). Crossref
7. J. Liu, J. Cao, X. Lin, X. Song, J. Feng. Materials and Design. 49, 622 (2013). Crossref
8. O. G. Ospennikova, V. I. Lukin, A. N. Afanasev-Khodykin, I. A. Galushka. Trudy VIAM. 10 (70), 10 (2018). (in Russian) [О. Г. Оспенникова, В. И. Лукин, А. Н. Афанасьев-Ходыкин, И. А. Галушка. Труды ВИАМ. 10 (70), 10 (2018).]. Crossref
9. Z. Heng, M. Maeda, Y. Takahashi. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 61 (1), 012003 (2014). Crossref
10. R. R. Mulyukov, A. A. Nazarov, R. M. Imayev. Letters on Materials. 8 (4s), 510 (2018). Crossref
11. E. V. Galieva, R. YA. Lutfullin, A. KH. Akhunova, V. A. Valitov, S. V. Dmitriev. Science and technology of welding and joining. 23 (7), 612 (2018). Crossref
12. E. V. Galieva, V. A. Valitov, R. Ya. Lutfullin, S. V. Dmitriev, A. Kh. Akhunova, M. Kh. Mukhametrakhimov. Materials Science Forum. 838 - 839, 350 (2016). Crossref
13. K. B. Povarova, A. A. Drozdov, V. A. Valitov, E. V. Valitova, S. V. Obsepyan, O. A. Bazyleva. Russian metallurgy (Metally). 2014 (9), 733 (2014). Crossref
14. A. K. Akhunova, E. V. Valitova, S. V. Dmitriev, V. A. Valitov, R. Y. Lutfullin. Welding International. 30 (6), 488 (2016). Crossref
15. V. A. Valitov, A. K. Akhunova, E. V. Galieva, S. V. Dmitriev, R. Y. Lutfullin, M. Y. Zhigalova. Lett. Mater. 7 (2), 180 (2017). (in Russian) [В. А. Валитов, А. Х. Ахунова, Э. В. Галиева, С. В. Дмитриев, Р. Я. Лутфуллин, М. Ю. Жигалова. Письма о материалах. 7 (2), 180 (2017).]. Crossref
16. A. K. Akhunova, E. V. Galieva, A. A. Drozdov, E. G. Arginbaeva, S. V. Dmitriev, R. Y. Lutfullin. Lett. Mater. 6 (3), 211 (2016). (in Russian) [А. Х. Ахунова, Э. В. Галиева, А. А. Дроздов, Э. Г. Аргинбаева, С. В. Дмитриев, Р. Я. Лутфуллин. Письма о материалах. 6 (3), 211 (2016).]. Crossref

Другие статьи на эту тему

Финансирование на английском языке

1. Российский научный фонд - грант № 18-19-00685
2. Госзаданиe ИПСМ РАН - AAAA-A17‑117041310215‑4