luzzattigramsci.it

  

Bästa artiklarna:

  
Main / Hur man beräknar energitäthet för svetsning

Hur man beräknar energitäthet för svetsning

Denna tjänst är mer avancerad med JavaScript tillgängligt, läs mer på http: Journal of Theoretical and Applied Physics. Lasersvetsning används oftare i industriella processer på grund av dess fördelar; därför är energiförlust vid svetsning en viktig fråga vid planering och drift. Vi beräknade de energiförluster som förväntades under lasersvetsningen av TA6V titanlegering. Vi använde värmeekvationen för att beskriva energifördelningen av fast och flytande TA6V.

Fasförändringen mellan fast och vätska togs i beaktande genom att jämföra de ackumulerade energierna och fusionens entalpi. En numerisk modell användes för att beräkna den energi som förlorats genom konvektion och strålning.

De numeriska resultaten antydde att lämplig lasersvetshastighet och effekt överensstämde med de experimentella data som publicerades någon annanstans i litteraturen. Resultaten visade vikten av påverkan av den energi som förlorats av strålning och konvektion i svetsområdet på svetsenergier och temperaturer. TA6V är den mest använda titanlegeringen eftersom den uppvisar utmärkta mekaniska egenskaper vid höga temperaturer [1, 2].

TA6V används vanligen i industriella applikationer såsom flyg- och rymdutrustning [3] och i biomekaniska applikationer såsom implantat och proteser [4, 5].

Även om TA6V kan monteras från olika svetsprocesser är lasersvetsning ett praktiskt alternativ på grund av dess höga värmeintag och flexibilitet [6], vilket leder till små värmepåverkade zoner och höga svetshastigheter. Flera fysiska fenomen kan uppstå under lasersvetsning, vilket gör att en del av energin går förlorad.

Sådana energiförluster kan minska effektiviteten vid lasersvetsning. Det är viktigt att utveckla numeriska tekniker för att simulera de termiska konsekvenserna av lasersvetsning eftersom experimentella undersökningar kan vara svåra, opraktiska, tidskrävande och oöverkomligt dyra.

Flera verk har fokuserat på numeriska analyser av svetsning [7]; de erhållna numeriska resultaten kan användas för att optimera svetsparametrarna och för att förklara fysiken hos vissa fenomen som uppstår under svetsningen. Således är numerisk modellering ett kraftfullt verktyg för att förstå svetsförhållanden och parametrar. Davis et al. De hittade korrelationer mellan olika svetsparametrar utan att beakta energiförluster. Abderrazak et al. Bannour et al. Flera författare har visat att energi försvinner på ytan genom konvektion och strålning [11, 12].

Belhadj et al. De utvecklar en modell för simulering av termisk historia under lasersvetsning. Vi påpekar att vissa forskare föredrar att använda en enda värmeförlustekvation där de kombinerar effekterna av strålning och konvektion till en enda värmeöverföringskoefficient [15, 16, 17].

Enligt vår kunskap finns det brist på forskning om beräkning av energihastigheten på grund av konvektion och strålning under svetsningar; därför syftar föreliggande dokument till att kvantifiera mängden energi som går förlorad genom konvektion och genom strålning under CO 2-lasersvetsning av tunna TA6V-plattor. Lasersvetsningen av en tunn platta resulterar i enhetliga egenskaper på djupet.

Därför antogs svetstemperaturerna vara identiska vid alla penetrationsdjup under svetsförhållandena som användes i denna studie. För enkelhets skull antog vi att energi som förlorades genom ytan genom strålning och genom konvektion kunde behandlas med tvådimensionell modell utan förlust av generalitet.

Observera att Q 0 har valts för att ha den totala lasereffekten P. Laserstrålen flyttades med konstant hastighet, V;. En viktig temperaturgradient framställdes från början till slutet av lasersvetsning, så TA6V kunde passera från fast till vätska.

Eftersom egenskaperna hos metaller är temperaturberoende antog vi att varje fas skulle visa olika genomsnittlig värmeledningsförmåga, densitet, specifik värme och emissivitet.

Gauss — Seidel iterativ algoritm användes för att lösa ekvationerna. Tidssteget och maskkonstruktionen berodde på laserstrålens dimension och svetshastigheten; ett tätt nät användes nära svetssträngen. Identifiering av noder fas fast, flytande, fasövergång av nät för alla värden i,. Beräkning av element i matris A och B för värdena i,. Beräkning av temperaturen Tn i, j, vid tid n, med Gauss — Seidel iterativ metod.

Verifiering av konvergens och stabilitet för lösning Tn i, j för samma tidssteg n för alla i- och j-värden. Med detta schema kommer beräkningen för den föreslagna svetsningstiden och för dimensionen av de två delarna och laserstrålkraften att vara stabil och kommer inte att påverka resultatets allmänna resultat.

Olegerat titan består av två allotroper. Temperaturfördelningen beräknades som en funktion av svetsningstid och position under lasersvetsningen. För en bättre presentation av resultaten och deras analyser presenterar vi längderna x, y och R i mm i resten av detta avsnitt. Experimentella resultat av Ahn et al. Experimentella resultat av Caiazzo et al. Energi förlorad av strålning som en funktion av tiden vid olika positioner x. Energi förlorad genom konvektion som en funktion av tiden vid olika positioner x.

Förlorad energi som en funktion av positionerna x för olika lasereffekter. Det är tydligt att den energi som går förlorad nära och på svetssträngen är större än den energi som går förlorad i resten av plattan. Den exakta beräkningen av temperaturerna i dessa positioner krävs. Därför är det nödvändigt att ta hänsyn till energiförluster på svetssträngen och nära svetssträngen. Studien av resultatens påverkan på materialstrukturen skulle kräva en mer beräkning av materialvolymen.

Mängden energi som går förlorad genom konvektion och strålning för båda plattorna av TA6V representerade 2. Denna skillnad beror troligen på flera parametrar såsom fysikaliska egenskaper, svetsparametrar, kylhastighet eller beräkningsmodeller. Temperaturutvecklingen av olika svetshastigheter visade liknande trender.

Toppsvetsningstemperaturen ökades genom att svetshastigheten minskade. De numeriska resultaten som erhölls med lämpliga svetsförhållanden överensstämde med tidigare publicerade experimentdata. Energiförlusten berodde på position och kraft samt svetshastighet och tid. Det är nödvändigt att ta hänsyn till energiförluster i svetsområdet för att förbättra lasersvetsningseffektiviteten. Som ett perspektiv skulle det vara intressant att studera metallförångning och dess inverkan på svetsområdet.

Vidare skulle det vara intressant att studera exakt hur förlorad energi påverkar materialstrukturer. Dessa behöver senast en beräkning av materialvolymen, i och nära svetssträngen, med en lämplig formulering av laserkraften. Hoppa till huvudinnehåll Hoppa till avsnitt. Annons Dölj. Ladda ner PDF. Beräkning av energi som går förlorad genom strålning och konvektion under lasersvetsning av TA6V titanlegering. Fri tillgång.

Första online: Introduktion TA6V är den mest använda titanlegeringen eftersom den uppvisar utmärkta mekaniska egenskaper vid höga temperaturer [1, 2]. Värmekällmodell Effektdensiteten, Q, som produceras av en fokuserad stråle är mycket intensiv, vilket möjliggör smältning av metall.

Ett nyckelhål kommer att bildas för att överföra energin till metallen. Under svetslasern bibehölls nyckelhålet direkt under laserstrålen. För laserhastighet V och laserstrålradie R användes en Gaussisk ytfördelning och den uttrycks på följande sätt: Problemets geometriska konfiguration och motsvarande kartesiska koordinatsystem visas i fig.

Den matematiska formuleringen av modellen baserades på följande antaganden: Öppna bild i nytt fönster. En perfekt kontaktfog svetsades mellan två identiska delar. Den termiska analysen utfördes endast på halva enheten; Energi antogs förloras endast genom strålning och konvektion. Den styrande ekvationen för energi är värmeekvationen. Det uttrycks på följande sätt: Värmefördelning i fast fas följer följande ekvation: Värmefördelning i vätskefas följer följande ekvation: Vi antog att svetstemperaturen varierade linjärt under fasövergången.

För den numeriska modellen användes den ändliga skillnadsmetoden FDM för att simulera termiskt beteende. Huvudidén är att ersätta de partiella differentialekvationerna med en ekvivalent och ungefärlig uppsättning algebraiska ekvationer. Gränsvillkoren är följande som visas i fig.

Det allmänna beräkningsschemat för ett tidssteg n är som följer: För ett j-värde: Titan uppvisar några utmärkta egenskaper för fusionssvetsning [23].

Eftersom en viktig temperaturgradient producerades under lasersvetsning måste materialets fysiska egenskaper vara temperaturberoende. Boiniveau et al. En liknande trend för temperaturutveckling observerades för olika svetshastigheter. Det framgår tydligt att toppsvetsningstemperaturen ökades genom att svetshastigheten minskade. Med väl studerade förhållanden har vi letat efter lämpliga svetsförhållanden. Dessa resultat överensstämde med de experimentella resultaten från Caiazzo et al.

Samma form kan observeras som andra kurvor i litteraturen [11, 22]. Det är känt att när det sker konvektionsvärmeöverföring närmar sig temperaturprofilen något till omgivningstemperaturen. Denna trend kan tydligt observeras i fig.

(с) 2019 luzzattigramsci.it