Eng
Ukr
Rus
Печать
2018 №01 (02) DOI of Article
10.15407/as2018.01.03
2018 №01 (04)

Автоматическая сварка 2018 #01
Журнал «Автоматическая сварка», № 1, 2018 г., с. 22-28
 
Расчетно-экспериментальное исследование тепловых полей в нестационарном процессе пайки

М. В. Кулинич1, В. Н. Безпальчук2, С. Г. Косинцев1, А. М. Гусак2, Т. В. Запорожец2, А. И. Устинов1
1ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины. 03150, г. Киев-150, ул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua 2Черкасский национальный университет им. Богдана Хмельницкого. 18031, г. Черкассы, бульв. Шевченко, 81.
В работе теоретическими и экспериментальными методами исследованы температурные поля в условиях пайки металлических пластин, контактирующих с разогретым телом. Для определения тепловых условий, необходимых для обеспечения пайки (расплавления припоя в зоне соединения), был проведен расчет распределения температуры во времени в зоне соединения в зависимости от характеристик системы «нагреватель–пластина–припой–пластина» и теплового сопротивления в контактах между элементами системы. Показано, что путем сравнения теоретически рассчитанных и экспериментально измеренных термограмм можно определить тепловое сопротивление в зонах контакта. На основе полученных значений теплового сопротивления в контактах проведено моделирование тепловых полей в системах с произвольными размерами элементов. Библиогр. 13, рис. 7.
Ключевые слова: тепловые поля, нестационарный процесс, метод конечных разностей, реакционная пайка, неразъемное соединение, многослойная фольга, локальный разогрев
Список литературы
  1. Merzhanov A. G., Borovinskaya I. P. (1972) Self-propagating high-temperature synthesis of refractory inorganic compounds. Akad. Nauk. SSSR, 204, 366–369.
  2. Sytschev A. E., Vadchenko S. G., Boyarchenko O. D. et al. (2013) SHS welding by thermal explosion: Ti–Ti and Ti–NiAl joints. International Journal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis, 22(2), 99–102.
  3. Ren-Kae Shiue, Chen Chia-Pin, Wu Shyi-Kaan. (2015) Infrared Brazing of Ti50Ni50 Shape Memory Alloy and 316L Stainless Steel with Two Silver-Based Fillers. Metallurgical and Materials Transactions A, 46(6), 2364–2371.
  4. Nothdurft S., Springer A., Kaierle S. et al. (2016) StonisLaser soldering and brazing of steel-aluminum sheets for tailored hybrid tubes. Journal of Laser Applications, 28, 2, https:doi.org: 10.2351/1.4943996.
  5. Jacobson David M., Humpston Giles. (2005) Principles of Brazing. USA. Printed in the United States of America.
  6. Morsi K. (2001) Review: reaction synthesis processing of Ni–Al intermetallic materials. Materials Science and Engineering: A, 299, 1–2, 1– 5.
  7. Weihs T., Barmak K., Coffey K. (2014) Fabrication and characterization of reactive multilayer films and foils. Metallic Films for Electronic, Optical and Magnetic Applications: Structure, Processing and Properties, 40, 160–243.
  8. Ustinov A. I. , Olikhovska L. O., Melnichenko T. V., Shyshkin A. E. (2008) Effect of overall composition on thermally induced solid-state transformations in thick EB PVD Al/Ni multilayers. and Coat. Tech., 202, 3832–3838.
  9. Кравчук М. В., Устинов А. И. (2015) Влияние термодинамических и структурных параметров многослойных фольг на характеристики реакции СВС. Автоматическая сварка, 8, 10–15.
  10. Фарлоу С. (1985) Уравнения с частными производными для научных работников и инженеров. Пер. с англ. Москва, Мир.
  11. Тихонов А. Н., Самарский А. А. (1977) Уравнения математической физики. Москва, Наука.
  12. Безпальчук В. М., Запорожець Т. В., Кравчук М. В. та ін. (2015) Розрахунок теплових полів у багатофазній тривимірній системі при нестаціонарних умовах її нагрівання. Вісник ЧНУ, 349, 16, 38–49.
  13. Zaporozhets T. V., Gusak A. M., Ustinov A. I. (2010) SHS reactions in nanosized multilayers – analytic model versus numeric model. J. of Self Propagating High Temperature Synthesis, 19(4), 227–236.

Поступила в редакцию 27.11.2017
Подписано в печать 17.01.2018


Читати реферат українською



М. В. Кулініч1, В. М. Безпальчук2, С. Г. Косінцев1, А. М. Гусак2, Т. В. Запорожець2, А. І. Устінов1
 
1ІЕЗ ім. Є. О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
2Черкаський національний університет ім. Богдана Хмельницького. м. Черкаси, бульв. Шевченко, 81.
 
Розрахунково-експериментальне дослідження теплових полів при нестаціонарному процесі паяння
 
В роботі теоретичними та експериментальними методами досліджено температурні поля в умовах паяння металевих пластин, що контактують з розігрітим тілом. Для визначення теплових умов, що необхідні для забезпечення процесу паяння (розплавлення припою в зоні з’єднання), було проведено розрахунок розподілу температури з часом в зоні з’єднання в залежності від характеристик системи «нагрівач–пластина–припій–пластина» і теплового опору в контактах між елементами системи. Показано, що шляхом порівняння теоретично розрахованих і експериментально виміряних термограм можна визначити тепловий опір в зонах контакту. На основі отриманих значень теплового опору в контактах проведено моделювання теплових полів в системах з довільними розмірами елементів. Бібліогр. 13, рис. 7.
 
Ключові слова: теплові поля, нестаціонарний процес, метод кінцевих різниць, реакційне паяння, нероз’ємне з’єднання, багатошарова фольга, локальний розігрів


Read abstract and references in English



M.V. Kulinich1, V.N. Bezpalchuk2, S.G. Kosintsev1, A.M. Gusak2, T.V. Zaporozhets2, A.I. Ustinov1
 
1E.O.Paton Electric Welding Institute of the NAS of Ukraine. 11 Kazimir Malevich Str., 03150, Kyiv, Ukraine. E-mail: office@paton.kiev.ua
2Bohdan Khmelnytsky National University of Cherkassy. 81 Shevchenko boulevard, 18031, Cherkassy, Ukraine

Computational and experimental investigation of thermal fields in the process of non-stationary brazing
 
In the work theoretical and experimental methods were used to investigate temperature fields in the conditions of brazing the metal plates, contacting with a heated body. To determine thermal conditions, necessary to provide brazing (melting of brazing alloy in the joint zone), calculation of temperature distribution over time in the joint zone was carried out, depending on characteristics of «heater-plate-brazing alloy-plate» system and thermal resistance in contacts between the system elements. It is shown that by comparing the theoretically calculated and experimentally measured thermograms, it is possible to determine thermal resistance in the contact zones. On the basis of the obtained values of thermal resistance in the contacts, the modeling of thermal fields in the systems with the arbitrary sizes of elements was carried out. 13 Ref., 7 Fig.
 
Keywords: thermal fields, non-stationary process, method of finite differences, reaction brazing, permanent joint, multilayer foil, local heating
References
  1. Merzhanov, A.G., Borovinskaya, I.P. (1972) Self-propagating high-temperature synthesis of refractory inorganic compounds. Akad. Nauk SSSR, 204, 366-369.
  2. Sytschev, A.E., Vadchenko, S.G., Boyarchenko, O.D. et al. (2013) SHS welding by thermal explosion: Ti-Ti and Ti-NiAl Joints. J. of Self-Propagating High-Temperature Synthesis, 22(2), 99-102.
  3. Ren-Kae Shiue, Chen Chia-Pin, Wu Shyi-Kaan (2015) Infrared brazing of Ti50Ni50 shape memory alloy and 316L stainless steel with two silver-based fillers. and Mater. Transact. A, 46(6), 2364-2371.
  4. Nothdurft, S., Springer, A., Kaierle, S. et al. (2016) StonisLaser soldering and brazing of steel-aluminum sheets for tailored hybrid tubes. of Laser Applications, 28, 2, https:doi.org/10.2351/1.4943996.
  5. Jacobson, D.M., Humpston, G. (2005) Principles of brazing. USA.
  6. Morsi, K. (2001) Review: Reaction synthesis processing of Ni-Al intermetallic materials. Sci. & Engin.: A, 299(1-2), 1-5.
  7. Weihs, T., Barmak, K., Coffey, K. (2014) Fabrication and characterization of reactive multilayer films and foils. Metallic Films for Electronic, Optical and Magnetic Applications: Structure, Processing and Properties, 40, 160-243.
  8. Ustinov, A.I., Olikhovska, L.O., Melnichenko, T.V., Shyshkin, A.E. (2008) Effect of overall composition on thermally induced solid-state transformations in thick EB PVD Al/Ni multilayers. and Coat. Tech., 202, 3832-3838.
  9. Kravchuk, M.V., Ustinov, A.I. (2015) Influence of thermodynamic and structural parameters of multilayer foils on SHS process characteristics. The Paton Welding J., 8, 8-13.
  10. Farlow, S. (1985) Partial differential equations for scientists and engineers. Moscow, Mir [in Russian].
  11. Tikhonov, A.N., Samarsky, A.A. (1977) Equations of mathematical physics. Moscow, Nauka [in Russian].
  12. Bezpalchuk, V.M., Zaporozhets, T.V., Kravchuk, M.V. et al. (2015) Calculation of thermal fields in multiphase 3D system under nonstationary conditions of its heating. Visnyk ChNU, 349(16), 38-49 [in Ukrainian].
  13. Zaporozhets, T.V., Gusak, A.M., Ustinov, A.I. (2010) SHS reactions in nanosized multilayers – analytic model versus numeric model. J. of Self-Propagating High-Temperature Synthesis, 19(4), 227-236.


>