Компьютерное моделирование сварки давлением образцов из гетерофазных никелевых сплавов через прослойку

А.Х. Ахунова, В.А. Валитов, Э.В. Галиева показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 01 апреля 2021; Исправлена: 11 мая 2021; Принята: 23 мая 2021
Цитирование: А.Х. Ахунова, В.А. Валитов, Э.В. Галиева. Компьютерное моделирование сварки давлением образцов из гетерофазных никелевых сплавов через прослойку. Письма о материалах. 2021. Т.11. №3. С.254-260
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2021-3-254-260

Аннотация

Проведено компьютерное моделирование процесса сварки давлением цилиндрических заготовок через прослойку. Рассматривались два сочетания свариваемых материалов: I – цилиндры из гетерофазного никелевого деформируемого сплава ЭП975 в крупнозернистом состоянии сваривались через прослойку из ЭП975 с мелкозернистой микроструктурой типа микродуплекс; II – цилиндры из разноименных никелевых сплавов, деформируемого сплава ЭП975 в крупнозернистом состоянии и интерметаллидного сплава ВКНА-25 с монокристаллической структурой, сваривались через прослойку из сплава ЭП975 с мелкозернистой микроструктурой.
Исследовано распределение эквивалентных, осевых, радиальных и окружных компонент напряжений и деформаций в образцах. Показано, что по сравнению со сваркой одноименных материалов, при сварке разноименных материалов увеличиваются значения радиальных, осевых и окружных напряжений. Также увеличивается область максимальных значений сдвиговых напряжений в области контакта цилиндров и прослойки. Такое сочетание факторов позволяет сделать вывод о более благоприятных условиях при сварке давлением разноименных сплавов, чем при сварке одноимённых материалов.Проведено компьютерное моделирование процесса сварки давлением цилиндрических заготовок через прослойку с помощью программного комплекса DEFORM-2D в двумерной постановке (осесимметричная деформация). Рассматривались два сочетания свариваемых материалов: образец I — цилиндры из гетерофазного никелевого деформируемого сплава ЭП975 в крупнозернистом состоянии сваривались через прослойку из ЭП975 с мелкозернистой микроструктурой типа микродуплекс; образец II — цилиндры из разноименных никелевых сплавов, деформируемого сплава ЭП975 в крупнозернистом состоянии и интерметаллидного сплава ВКНА-25 с монокристаллической структурой, сваривались через прослойку из сплава ЭП975 с мелкозернистой микроструктурой. Сварка проводилась в изотермических условиях при температуре 1125°С и начальной скорости деформации 10−4 с−1. Материал задавался экспериментальными кривыми, полученными при одноосном сжатии исследуемых сплавов в выбранных структурных состояниях при температуре сварки. Контактные условия на свариваемых поверхностях описывались моделью трения по Зибелю. Величина коэффициента трения принималась равной 0.3. Исследовано распределение эквивалентных, осевых, радиальных и окружных компонент напряжений и деформаций в образцах. Анализ результатов моделирования позволяет сделать вывод, что по сравнению со сваркой одноименных материалов, при сварке разноименных материалов увеличиваются значения радиальных, осевых и окружных напряжений. Радиальные и окружные напряжения в материале цилиндров являются растягивающими, а в материале прослойки преобладают сжимающие. Также увеличивается область максимальных значений сдвиговых напряжений в области контакта цилиндров и прослойки. При этом в цилиндре из материала с бόльшей прочностью уменьшаются осевые, радиальные и окружные деформации, общий уровень сдвиговых деформаций не меняется, а на ответной контактной поверхности прослойки область протяжения максимальных сдвиговых деформаций распространяется на всю контактную зону. Такое сочетание факторов позволяет сделать вывод о более благоприятных условиях при сварке давлением разноименных сплавов, чем при сварке одноимённых материалов.

Ссылки (19)

1. Z. Heng, M. Maeda, Y. Takahashi. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 61 (1), 012003 (2014). Crossref
2. R. R. Mulyukov et al. Lett. Mater. 8 (4s), 510 (2018). Crossref
3. 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
4. E. S. Karakozov. Metal pressure welding. Moscow, Mashinostroenie (1986) 280 p. (in Russian) [Э. С. Каракозов. Сварка металлов давлением. Москва, Машиностроение (1986) 280 с.].
5. R. A. Musin, V. N. Antsiferov, V. F. Kvasnitsky. Diffusion welding of heat-resistant alloys. Moscow, Metallurgiya (1979) 208 p. (in Russian) [Р. А. Мусин, В. Н. Анциферов, В. Ф. Квасницкий. Диффузионнная сварка жаропрочных сплавов. Москва, Металлургия (1979) 208 с.].
6. A. V. Lyushinsky. Diffusion welding of dissimilar materials. Moscow, Academiya (2006) 208 p. (in Russian) [А. В. Люшинский. Диффузионная сварка разнородных материалов. Москва, Академия (2006) 208 с.].
7. A. S. Gelman. Basics of pressure welding. Moscow, Mashinostroenie (1970) 312 p. (in Russian) [А. С. Гельман Основы сварки давлением. Москва, Машиностроение (1970) 312 с.].
8. A. V. Lyushinsky, E. V. Nikolic, A. A. Zhloba, S. V. Kharkovsky. Welding production. 5, 25 (2014). (in Russian) [А. В. Люшинский, Е. В. Николич, А. А. Жлоба, С. В. Харьковский. Сварочное производство. 5, 25 (2014).].
9. O. A. Kaibyshev, R. V. Safiullin, R. Ya. Lutfullin, V. V. Astanin. Journal of Materials Engineering and Performance. 8 (2), 205 (1999). Crossref
10. O. A. Kaibyshev, R. Ya. Lutfullin, V. K. Berdin. Acta Metallurgica et Materialia. 42 (8), 2609 (1994). Crossref
11. C. Soares. Gas Turbines. A Handbook of Air, Land and Sea Applications. Oxford, Butterworth-Heinemann, Elsevier (2015).
12. 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.].
13. A. K. Akhunova, E. V. Valitova, S. V. Dmitriev, V. A. Valitov, R. Y. Lutfullin. Welding International. 30 (6), 488 (2016). Crossref
14. A. K. Akhunova, S. V. Dmitriev, V. A. Valitov, E. V. Galieva. Welding production. 12, 17 (2020). (in Russian) [А. Х. Ахунова, С. В. Дмитриев, В. А. Валитов, Э. В. Галиева. Сварочное производство. 12, 17 (2020).].
15. E. V. Valitova, R. Ya. Lutfullin, M. Kh. Mukhametrahimov, V. A. Valitov, A. Kh. Akhunova, S. V. Dmitriev. Lett. Mater. 4 (4), 291 (2014). Crossref
16. 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
17. A. K. Akhunova, et al. Lett. Mater. 6 (3), 211 (2016). (in Russian) [А. Х. Ахунова и др. Письма о материалах. 6 (3), 211 (2016).]. Crossref
18. A. K. Akhunova, V. A. Valitov, E. V. Galieva. Lett. Mater. 10 (3), 328 (2020). (in Russian) [А. Х. Ахунова, В. А. Валитов, Э. В. Галиева. Письма о материалах. 10 (3), 328 (2020).]. Crossref
19. R. Ya. Lutfullin, et al. Advanced materials. 12, 295 (2011). (in Russian) [Р. Я. Лутфуллин и др. Перспективные материалы. 12, 295 (2011).].

Другие статьи на эту тему

Финансирование на английском языке

1. госзадание, Институт проблем сверхпластичности металлов Российской академии наук - AAAA-A17‑117041310215‑4