Використання електронно-променевого зварювання для з’єднання конструкцій. Стійкість формування зварних з"єднань, закономірності гідродинамічних процесів в глибоких парогазових каналах. Коливання розплавленого металу в парогазових каналах великої глибини.
Аннотация к работе
Національна Академія Наук України Автореферат диссертацїї на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук Робота виконана в Інституті електрозварювання ім.Є.О.Патона НАН України. Науковий консультант: Доктор технічних наук, професор, член-кореспондент НАН України Офіційні опоненти: Доктор технічних наук, професорРазом з тим, розробка способів підвищення стійкості формування швів можлива лише у межах комплексного підходу з використанням наслідків теоретичних та експериментальних досліджень фізичних процесів, які відбуваються в парогазових каналах великої глибини та визначають якість зварних з"єднань. Патона НАНУ: "Розробка способів управління масопереносом шляхом модуляції струму пучка при електронно-променевому зварюванні металів та сплавів великих товщин" (номер державної реєстрації 0100U004959); "Розробка методу синтезу електронно-оптичних систем зварювальних електронних гармат на основі траєкторного аналізу пучків з метою підвищення проплавляючої здатності, робочих дистанцій та стабільності формування зварних швів" (0102U005773); "Створення нового класу аморфних та мікрокрісталічних покриттів з підвищеними зносостійкими та корозійними властивостями, що наносяться газотермічними та електрофізичними способами" (0193U025225); "Розробка технології та обладнання для ремонту за допомогою електронно-променевого зварювання деталей зубчастих передач автомобілей" (0193U025286). 3) на основі аналітичного та чисельного моделювання встановити особливості власних коливань розплавленого металу в парогазових каналах великої глибини, а також визначити оптимальні режими сканування електронного променя; Об"єкт досліджень: гідродинамічні процеси у парогазових каналах великої глибини, які визначають стійкість зварювальної ванни та якість зварного з"єднання в цілому. Наукові та практичні результати дисертаційної роботи отримані автором самостійно або у співавторстві, у відповідності з публікаціями, в яких автору належить таке: у роботах [1,2]-результати досліджень особливостей власних коливань рідкого металу в парогазових каналах великої глибини та їх звязок з формуванням кореневих дефектів у зварних зєднаннях; [3] - проведення експериментальних досліджень впливу поздовжніх коливань електронного пучка на формування швів глибиною до 60 мм; [4] - технологія ЕПЗ великогабаритних вакуумних камер; [5-7, 11-13] - техніка та технологія ЕПЗ металів великої товщини із замиканням швів; [8,19,23] - методика та результати досліджень особливостей ЕПЗ різнорідних металів великої товщини; [9,10] - технологічні пропозиції щодо ЕПЗ прецизійних виробів; [14,18,25-27,29,30,32] - проведення експериментальних досліджень і опрацювання режимів ЕПЗ компонентів газових турбін; [15-17] - результати аналізу промислового використання електронного променя для зварювання та обробки поверхонь у промисловості; [20-22,24,28,36,37] - проведення експериментальних досліджень параметрів іонного струму плазми при ЕПЗ; [31,34] - результати досліджень взаємозвязку геометрії шва та параметрів іонного струму плазми при ЕПЗ; [33] - технологічні пропозиції в галузі зварювання шестерень великого діаметра; [35] - проведення експериментальних досліджень ЕПЗ металів товщиною 50...130 мм; [38] - методика та результати експериментів по стабілізації глибини проплавления при ЕПЗ; [39-41,44] - перевірка технологічних схем при ЕПЗ металів великої товщини; [42, 48] - обґрунтування методики перевірки пропозицій у промисловості; [43] - технічні пропозиції щодо зміни відхиляючої системи гармати; [45, 47] - обґрунтування концепції установки та технологічного оснащення для ЕПЗ тіл обертання; [46, 49] - конструкція зварного зєднання тіл обертання та технологія їх зварювання.Встановлено, що при зварюванні рівномірно рухомим електронним променем на поверхні розплаву в середині парогазового каналу під дією сили реакції віддачі, що виникає при випаровуванні атомів металу зі стінок каналу в результаті взаємодії з електронами пучка, утворюються збурення у вигляді капілярних хвиль. Оскільки із зростанням глибини проплавлення збільшується обсяг розплавленого металу, який бере участь у процесі масопереносу в зварювальній ванні, вплив гідродинамічних процесів на стабільність глибоких парогазових каналів зростає порівняно із каналами малої і середньої глибини. Поряд з рівнянням Лапласа (2) мала добавка потенціалу швидкостей f також повинна задовольняти динамічній та кінематичній граничним умовам на внутрішній поверхні парогазового каналу (r = R), що мають такий вигляд: , , (4) де r та s - відповідно щільність та коефіцієнт поверхневого натягу рідкого металу; Dpc - різниця між збуреним і незбуреним тиском на поверхні розплаву в каналі; Rs та R - радіуси кривизни відповідно збуреної і незбуреної поверхні розплаву в каналі; z-амплітуда збурення поверхні розплаву в каналі; r - радіус циліндричних координат, t - час.