Ural Welding Institute

Моделирование сварочных процессов

Исследования ведутся в направлениях:

1. Изучение кинетики гетерогенных реакций в зоне сварки.

В сварочных процессах свойства конечного продукта – наплавленного металла в значительной мере определяются физико-химическими взаимодействиями на границе фаз "металл-шлак-газ". На основе анализа баланса энергии в системе производится решение как прямой задачи прогноза состава наплавленного ме-талла, так и обратной – задание необходимого состава сварочных материалов по имеющемуся наплавленному шву (рис. 1). Внедрение их результатов стало осно-вой для разработки новых сварочных материалов и технологий в дуговой (РДС, под флюсом, в СО2, наплавка), электрошлаковой сварке, электрометаллизации, спецэлектрометаллургии.

20.png

Рис. 1. Схема изучения взаимодействий на границе фаз

Пример применения

На основе изучения поступления кислорода в капли металла при дуговой ме-таллизации реализованы предложения по совершенствованию распылительных головок аппаратов. Также установлены отличия от наплавки при плавлении по-рошковых проволок в процессе дуговой металлизации. Это стало основой для разработки семейства износостойких порошковых проволок типа ППМ-6 для этого процесса. Они успешно применяются в промышленности при получении износо-стойких покрытий.

2. Формирование состава, структуры и свойств наплавленного металла Эксплуатационные характеристики наплавленного металла определяются вза-имным влиянием его внутренних свойств и внешних нагрузок. Их совместный анализ позволил предложить необходимый состав исходных сварочных материалов применительно к различным условиям нагружения (рис. 2).

21.png

Рис. 2 Схема разработки технологий и наплавочных материалов на основе анализа взаимодействия внешних и внутренних воздействий

Пример применения

На основе анализа наплавочных материалов по критерию энергии разрушения разработано около 20 видов порошковых проволок и электродов для износостойкой наплавки деталей, подвергающихся высоким механическим нагрузкам различного вида:

ударное и ударно-абразивное изнашивание

трение "металл-металл"

контактно-ударное нагружение

Эти сварочные материалы успешно применяются в промышленных масштабах в машиностроении и при упрочнении деталей металлургического оборудования.

По описанным направлениям защищено 5 докторских и более 10 кандидатских диссертаций, получено свыше 40 патентов и авторских свидетельств на изобре-тения. Возможно проведение совместных исследований, выполнение практических задач в этой области.