Автоматичне зварювання, 2018, №12



2018 №12 (04)

DOI of Article 10.15407/as2018.12.05

2018 №12 (06)

---

«Автоматичне зварювання», № 11-12, 2018, с. 58-68

Зниження рівня бездеформаційних зварювальних напружень термічним натягом

Гуан Цяо

Китайська інженерна академія, Пекінський науково-дослідний інститут технології виробництва авіатехніки (BAMTRI). а/с 863, 100024, Пекін, Китай. E-mail: guanq@cal.cn

При виготовленні листових пластин, панелей і оболонок за допомогою зварювання деформації поздовжнього вигину стають істотними, особливо для аерокосмічних конструкцій з товщиною металу менше 4 мм. Для запобігання втрати стійкості розроблено методи зварювання з низькою напругою без деформацій. Ці інноваційні методи успішно застосовуються у виробництві аерокосмічних конструкційних компонентів. У статті докладно описано та узагальнено особливості методів зварювання з низькою напругою без деформацій з використанням або повного ефекту термічного натягу поперечного перерізу, або ефекту локального теплового натягу. Основна ідея цих методів зварювання полягає в тому, щоб виконувати активне управління процесом характерних пластичних (несумісних) деформацій та напружень при зварюванні для отримання результатів без деформацій, щоб не було потрібно дорогих операцій з повторної обробки після зварювання для корекції геометрії виробів. Особлива увага приділяється аналізу за методом кінцевих елементів для прогнозування і оптимізації локалізованого теплового натягу з теплоотводом, пов’язаним з джерелом зварювального тепла. Рекомендується вибирати параметри для інженерного рішення. Бібліогр. 21, табл. 1, рис. 15.
Ключові слова: залишкова напруга зварювання, низька напруга бездеформаційного зварювання, бухтиноватість, термічний натяг, температурні розтягування, метод кінцевих елементів

Надійшла до редакції 15.05.2018
Підписано до друку 06.11.2018

Література

1. Terai, K. (1978) Study on prevention of welding deformation in thin-skin plate structures. Kawasaki Technical Review. (61): 61-66.
2. Masubuchi, K. (1980) Analysis of welded structures. Oxford, Pergamon Press.
3. Guan, Q. (1999) A survey of development in welding stress and distortion control in aerospace manufacturing engineering in China, Welding in the World, 43(1): 14-24.
4. Guan, Q., Guo, D. L. et al. (1987) Method and apparatus for low stress no-distortion welding of thin-walled structural elements. Original Chinese patent 87100959.5. 1988.International patent specification No PCT/GB88/00136.
5. Guan, Q., Zhang, C. X. et al. (1993) Dynamically controlled low stress no-distortion welding method and its facility. Chinese patent 93101690.8.
6. Zhong, X. M., Murakawa, H. and Ueda, Y. (1995) Buckling behavior of plates under idealized inherent strain. Transactions of JWRI. 24(2): 87-91.
7. Michaleris, P. et al. (1999) Minimization of welding residual stress and distortion in large structures. Welding Journal. 78(11): 361-s to 366-s.
8. Deo, M. V., Michaleris, P. (2003) Mitigating of welding induced buckling distortion using transient thermal tensioning. Science and Technology of Welding and Joining. 8(1): 49-54.
9. Tsai, C. L. et al. (1999) Welding distortion of a thin-plate panel structure . Welding Journal. 78(5): 156-s to 165-s.
10. Paton, B. E. et al. (1989) Fabrication of thin-walled welded large panels of high strength aluminum alloys. Svarka. (10) (in Russian).
11. Radaj, D. (1992) Heat effects of welding: temperature field, residual stress, distortion. Berlin, Springer-Verlag.
12. Guan, Q. et al. (1990) Low stress no-distortion (LSND) welding — a new technique for thin materials. Transactions of Chinese Welding Society. 11(4): 231-237 (in Chinese).
13. Burak, Ya. I. et al. (1977) Controlling the longitudenal plastic shrinkage of metal during welding. Svarka (3): 27-29.
14. Burak, Ya. I. et al. (1979) Selection of the optimum for preheating plates before welding. Svarka (5): 5-9.
15. Mechaleris, P. et al. (1995) Analysis and optimization of weakly coupled thermo-elasto-plastic systems with application to weldment design, J. for Numerical Methods in Engineering. 38:1259-1285.
16. Yang, Y. P., Dong, P., Zhang, J. and Tian, X. T. (2000) A hot-cracking mitigation technique for welding high-strength aluminum alloy. Welding Journal. 79(1): 9-s to 17-s.
17. Dong, P. et al. (1998) Analysis of residual stresses in Al-Li repair welds and mitigation techniques. Welding Journal. 77(11): 439-s to 445-s.
18. Guan, Q. et al. (1996) Low stress no-distortion welding for aerospace shell structures. China Welding. 5(1): 1-9.
19. Guan, Q., Zhang, C. X. et al. (1994) Dynamic control of welding distortion by moving spot heat sink. Welding in the World, 33(4): 308-313.
20. Li, J., Guan, Q., Shi, Y. W. et al. (2004) Studies on characteristics of temperature field during GTAW with a trailing heat sink for titanium sheet. Journal of Materials Processing Technology. 147(3): 328-335.
21. Li, J., Guan, Q., Shi, Y. W. and Guo, D. L. (2004) Stress and Distortion mitigation technique for welding titanium alloy thin sheet. Science and Technology of Welding and Joining, 9, 5, 451-458.