Автоматичне зварювання, 2021, №11



2021 №11 (01)

DOI of Article 10.37434/as2021.11.02

2021 №11 (03)

---

Журнал «Автоматичне зварювання», № 11, 2021, с. 8-14

Моделювання теплових процесів при лазерному зварюванні полімерів

М.Г. Кораб¹, М.В. Юрженко¹, А.В. Ващук¹, І.К. Сенченков²

¹ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
²Інститут механіки ім. С.П. Тимошенка НАН України. 03057, м. Київ, вул. Нестерова, 3

В даній роботі було проведено математичний опис теплових процесів при лазерному зварюванні з використанням класичної теорії теплопровідності. Термічний цикл при дії випромінювання на поверхню аналізували за допомогою моделей повного теплового балансу, розподіленого поверхневого, точкового, кругового та лінійного теплових джерел. Моделювання процесу зварювання полягало у розв’язанні задачі формування теплових полів у в’язкопружних полімерних матеріалах при рухомому внутрішньому джерелі теплової енергії. Було прийнято, що верхня деталь прозора для лазерного випромінювання, нижня має заданий коефіцієнт поглинання світлового променя, а їх теплофізичні характеристики залежать від температури. Було сформульовано рівняння теплопровідності та визначальні рівняння, доповнені граничними умовами конвективного теплообміну і початковим розподілом температури. Для чисельної реалізації визначених рівнянь використаний метод скінченних елементів, в основі якого лежить альтернативне формулювання задачі. Результати математичного моделювання показали особливості формування теплових полів при трансмісійному лазерному зварюванні полімерних плівок на різних параметрах режиму зварювання. Бібліогр. 10, рис. 6.
Ключові слова: лазерне зварювання, полімерні плівки, математичне моделювання, теплові процеси, температурні поля, ізотерми


Надійшла до редакції 20.09.2021

Список літератури

1. Klein, R. (2011) Laser welding of plastics. Wiley-VCH, Verlag GmbH & Co.
2. Buketov, A., Brailo, M., Yakushchenko, S., Sapronova, A. (2018) Development of epoxy-polyester composite with improved thermophysical properties for restoration of details of sea and river transport. Advances in Materials Science and Engineering, 6378782, available at: https://doi.org/10.1155/2018/6378782.
3. Acherjee, B., Kuar, A.S., Misra, D., Mitra, S. (2011) Laser transmission welding of thermoplastics: An overview of experimental findings – process, development and applications. Journal of Manufacturing Technology Research., 3, 211–236.
4. Kneip, J.C., Martin, B., Loredo, A. et al. (2004) Heat transfer in semitransparment materials during laser interaction. Journal of Materials Processing Technology, 155-156, 1805–1809, available at: https://doi.org/10.1016/J.JMATPROTEC. 2004.04.380
5. Ruotsalainen, S., Laakso, P., Kujanpa, V. (2015) Laser welding of transparent polymers by using quasi-simultaneous beam off-setting scanning technique. Physics Procedia, 78, 272–284.
6. Majumdar, A., D’Alvise, L. (2016) Simulation of the laser transmission welding of thermoplastics – оSensitivity to process parameters. Proceedings of the NAFEMS Nordic Conference available at: https://www.researchgate.net/publication/304308496
7. Делоне Н.Б. (1989) Взаимодействие лазерного излучения с веществом. Москва, Наука.
8. Веденов А.А., Гладуш Г.Г. (1985) Физические процессы при лазерной обработке материалов. Москва, Энергоатомиздат.
9. Кутателадзе С.С. (1979) Основы теории теплообмена. Москва, Атомиздат.
10. Лыков А.В. (1967) Теория теплопроводности. Москва, Высш. шк.

---

Реклама в цьому номері:

---