автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Методика расчетной оценки стойкости сварных швов листовых конструкций из алюминиевых сплавов против образования продольных кристаллизационных горячих трещин

На правах рукописи

Королев Сергей Анатольевич

МЕТОДИКА РАСЧЕТНОЙ ОЦЕНКИ СТОИКОСТИ СВАРНЫХ ШВОВ ЛИСТОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ПРОТИВ ОБРАЗОВАНИЯ ПРОДОЛЬНЫХ КРИСТАЛЛИЗАЦИОННЫХ ГОРЯЧИХ ТРЕЩИН

Специальность 05 03 06 - Технологии и машины сварочного производства

003 161487'

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2007

003161487

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете им НЭ Баумана

Доктор технических наук, профессор Макаров Эдуард Леонидович

Доктор технических наук, ведущий научный сотрудник Киселев Александр Сергеевич (РНЦ «Курчатовский институт»)

Кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Настич Сергей Юрьевич (Центр сталей для труб и сварных конструкций ФГУП «ЦНИИчермет им ИП Бардина»)

Ведущая организация ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ

Защита состоится «i¿¿?» 2007 года в "/^¿Оужоъ на заседании

диссертационного совета Д21214101 в Московском государственном техническом университете им НЭ Баумана по адресу 105005, г Москва, 2-я Бауманская ул, д 5

Ваш отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью организации, просим направлять по адресу 105005, г Москва, 2-я Бауманская ул, д 5, МГТУ им Н Э Баумана

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им Н Э Баумана Телефон дога справок 267 - 09 - 63

Автореферат разослан « OS » €>**?J¿0JP 2007 г

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, доцент

Коновалов А В

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Согласно последним экономию - статистическим данным, одними из наиболее распространенных конструкционных материалов являются алюминиевые сплавы, которые по объему использования в мире занимают второе место, уступая лишь сталям Основными областями применения алюминиевых сплавов являются отрасли, создающие образцы высокотехнологичной, наукоемкой и дорогостоящей техники (космическая, авиационная и автомобильная промышленность, судостроение и др)

Изделия названных отраслей являются ответственными, поэтому к их сварным соединениям предъявляются повышенные требования к качеству и надежности Многолетняя практика показала, что наиболее распространенными дефектами при сварке алюминиевых сплавов являются поры, оксидные плены, вольфрамовые включения и горячие трещины (ГТ), повышенная склонность к которым установлена для систем Al-Mg, Al-Cu, Al-Si и Al-Zn По большинству нормативных документов ГТ в отличие от всех других дефектов являются недопустимыми и подлежат обязательному исправлению

Из производственного опыта известно, что время исправления трещины сопоставимо или превышает время выполнения всего сварного шва Это приводит к незапланированным ранее затратам, что увеличивает себестоимость изготовления изделия Кроме того, это снижает качество сварных соединений, так как при подварке, т е повторном локальном нагреве исправляемых участков, появляются местные напряжения, возможно укрупнение зерна, ухудшение пластических свойств металла и т д

Таким образом, мероприятия, связанные с предотвращением ГТ, основанные на предварительной оценке возможности их появления (еще на этапе разработки конструкции и технологии ее сварки), по сравнению с их последующим устранением, являются более выгодными, как с технической, так и с экономической точки зрения

Цель работы. Обеспечение стойкости сварных швов конструкций из алюминиевых сплавов против образования ГТ на этапе принятия конструкторско — технологических решений Задачи работы.

1 На основе физической модели НН Прохорова технологической прочности металлов в процессе кристаллизации при сварке разработать методики расчетной оценки сопротивляемости сплавов образованию ГТ и стойкости сварных швов конструкций из алюминиевых сплавов против образования ГТ

2 Получить математические модели для нахождения количественных значений основных факторов, обусловливающих образование ГТ

3 Разработанные методики реализовать в виде инженерного программного комплекса «Свариваемость алюминиевых сплавов (горячие трещины)»

4 Выполнить расчеты сопротивляемости сплавов образованию ГТ и стойкости против образования ГТ сварных швов промышленных

1

алюминиевых сплавов в зависимости от состава, геометрических параметров и режимов сварки листов и листовых элементов конструкций

Методы исследований. В работе использовались как расчетные, так и экспериментальные методы исследований

Расчетные методы включали в себя метод конечных элементов (МКЭ) для численного моделирования процессов распространения теплоты и развития сварочных деформаций, методы построения математических моделей

Экспериментальные исследования выполнялись путем сварки стандартных модельных образцов с целью подтверждения установленного расчетом диапазона темпов высокотемпературной деформации, в котором возможно образование ГТ

Научная новизна работы заключается в следующем

1 Получены математические модели основных факторов, которые согласно физической модели Н Н Прохорова обусловливают образование ГТ — температурного интервала хрупкости для сплавов систем легирования А1 -

А1 - Б1, А1 - Си, А1 - (в зависимости от химического состава с учетом неравновесности условий охлаждения) и минимальной пластичности в этом интервале (в зависимости от параметров твердо - жидкого состояния шва в процессе кристаллизации - схемы кристаллизации, типа первичной структуры и соотношения жидкой и твердой фаз)

2 Установлено, что для заданных химического состава, толщины металла и режима сварки существует максимальное значение действующего темпа высокотемпературной деформации при сварке конструкций, величина которого определяется удельной погонной энергией, теплофизическими и механическими свойствами материала Его использование позволяет выполнять оперативную консервативную оценку запаса стойкости сварных швов произвольных конструкций против образования ГТ на основе сравнения критического темпа деформации с данным максимально возможным значением действующего темпа деформации

Практическая значимость работы заключается в разработке методики расчетной оценки стойкость сварных швов листовых конструкций из алюминиевых сплавов против образования продольных кристаллизационных горячих трещин Методика реализована в виде инженерного программного комплекса «Свариваемость алюминиевых сплавов (горячие трещины)»

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научном семинаре ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ (2 июня 2004 г), международном симпозиуме «Образование через науку» (МГТУ им Н Э Баумана, 17-19 мая 2005 г), а также на научном семинаре кафедры «Технологии сварки и диагностики» МГТУ им Н Э Баумана (15 марта 2007 г)

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликована 1 статья и тезисы 2-х докладов на конференциях

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, общих выводов, списка использованной литературы из 74 наименований. Общий объем работы 182 страницы, в которых содержится 68 рисунков и 36 таблиц

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Раскрывает актуальность выполненного исследования Первая глава. Посвящена обзору и анализу современного состояния методик оценки сопротивляемости сплавов образованию ГТ и стойкости сварных швов конструкций против образования ГТ

Горячими трещинами при сварке принято считать хрупкие межкристаллитные разрушения металла шва и зоны термического влияния (ЗТВ), возникающие в твердо — жидком состоянии при завершении кристаллизации, а также в твердом состоянии при высоких температурах на этапе преимущественного развития межзеренной (межкристаллической) деформации

Изучением данного явления занимались Н Н Прохоров, И И Новиков, И Н Фридляндер, Д М Рабкин, Б Ф Якушин, В И Лукин, Ю П Арбузов и др Современные представления о причинах образования ГТ применительно к условиям сварки основаны на физической модели Н Н Прохорова, разработавшего «теорию технологической прочности металлов в процессе кристаллизации при сварке»

Согласно этой модели появление ГТ определяется тремя основными факторами (рис 1) температурным интервалом хрупкости металла шва (ТИХ), минимальной пластичностью в ТИХ (5ШШ) и действующим темпом высокотемпературных деформаций в ТИХ (ад)

Рис 1 Графическая иллюстрация теории технологической прочности металлов в процессе кристаллизации при сварке Тл и Тс — равновесные ликвидус и солидус, ТИХ - температурный интервал хрупкости, ВГщх и НГ-щх — верхняя и нижняя границы ТИХ, 6тш — минимальная пластичность в ТИХ, ад; и ад2 — действующие темпы деформации, Ща> — критический темп

деформации

Ти

'ПИП

8, %

Сопротивляемость образованию ГТ (т е технологическое свойство металла сварного шва сопротивляться разрушению, соответствующему по характеру разрушению при образовании ГТ) оценивается критическим темпом деформации (аКр = бщщ / ТИХ) Сварные соединения с более высокими значениями акр, обладают более высокой сопротивляемостью образованию ГТ

Для определения сопротивляемости, как в нашей стране, так и за рубежом разработано большое число экспериментальных методик (МВТУ—ЛТП-1, МВТУ-ЛТП-3, Transvarestraint, Varestraint, MVT Test, PVR Test, VTS Test, Hot Tear Test, Philips Test и др ). Данные методики позволяют проводить относительные сравнительные оценки сопротивляемости исследуемых сплавов образованию ГТ и наиболее широко используются при разработке новых материалов, оценок технологических режимов Однако получаемые с их помощью показатели сопротивляемости не позволяют оценивать стойкость сварных швов реальных конструкций

Стойкость сварных швов конструкций против образования ГТ оценивается соотношением величин действующего при их сварке (ад) и критического (акр) темпов высокотемпературных деформаций Если действующий темп меньше критического (ад/ < акр), то делается вывод о стойкости сварного соединения конструкции против образования ГТ В противном случае (ад2 > аКр) считается, что стойкость не обеспечивается

Вплоть до конца 90-х годов прошлого века не было выполнено ни одной работы, посвященной расчетной оценке стойкости сварных швов конструкций против образования ГТ Существующие попытки (Э JI Макаров, X Херольд, М Штрайтенбергер, А А Пшенников, А С. Киселев, Y Wei, Z Dong и др ) являлись экспериментально-расчетными, так как для анализа образования ГТ использовались данные специально поставленных для каждого конкретного случая экспериментов

Методика расчетной оценки стойкости может быть построена на основе подхода, предложенного коллективом авторов (Э JI Макаров, А В Коновалов, Б Ф Якушин, А А Пшенников) Существенным преимуществом данного подхода является то, что предлагается расчетным путем определять численные значения всех факторов, которые согласно физической модели Н Н Прохорова обусловливают образование ГТ (ТИХ, 8mm, ад)

Однако данный подход до сегодняшнего дня еще не был реализован из-за ограниченных возможностей вычислительной техники, отсутствия алгоритма и моделей для определения количественных значений названных факторов

Вторая глава. Посвящена разработке методики и алгоритма расчетной оценки стойкости сварных швов конструкций против образования ГТ Разработанный алгоритм представлен на рис 2

Согласно этому алгоритму, исходными данными (блок 1) являются параметры материала, изделия и режим сварки

Далее проводится расчет температурного поля (блок 2) и ТИХ (блок 3) На основе данных о температурном поле определяются основные параметры

1 Исходные данные

1 Параметры материала 11 Химический состав 1 2 Способ быплабки 1 3 Исходное состояние

1 4 Теплофизические свойства 2. Параметра изделия:

21 Геометрические характеристики

2 2 Граничные условия

3 Режим сварки_

Оценка стойкости против образования ГТ ли образованию ГТ

ГЬценка сопротивляемос

н

3 Расчет ТИХ

2 Расчет температурного поля

4 Расчет параметров процесса кристаллизации 1

-О

5 Расчет минимальной пластичности К ТИХ -5т,п |

Л

1_.

6 Расчет критического темпа деформации

-0(кр

7 Расчет действующего темпа деформации.

-С(д

Горячие трещина есть Горячих трещин нет

Изменение исходных данных 8 Расчет запаса стойкости

Рис 2 Алгоритм методики расчетной оценки стойкости сварных швов конструкций против образования ГТ

процесса кристаллизации (блок 4), которые необходимы для получения величины минимальной пластичности (блок 5) По величинам ТИХ и минимальной пластичности рассчитывается критический темп деформации — ад. (блок 6), определяющий сопротивляемость образованию ГТ

Для оценки стойкости конкретной конструкции против образования ГТ необходимы сведения о действующем темпе деформации, который определяется на основе геометрических характеристик изделия, граничных условий и температурного поля (блок 7) Вывод о стойкости делается путем сравнения действующего (ад) и критического (а№) темпов деформации

Помимо этого определяется запас стойкости (блок 8) у = (а^ - ад)/ аю> Данная величина является практически важной, так как расчетная оценка проводится по номинальным конструктивно-технологическим параметрам (геометрия изделия, химический состав шва, теплофизические свойства шва и основного металла, режимы сварки, граничные условия и т д ), в тоже время на практике возможны их случайные не учитываемые отклонения Эти отклонения могут привести к появлению ГТ даже в случае, когда расчетом показана стойкость против их образования По аналогии е назначением коэффициентов надежности по пределу текучести (1,1) и нагрузке (1,15) при расчетах эксплуатационной прочности, можно считать, что отсутствие ГТ будет обеспечено при запасе стойкости 20 % и более

Для учета особенностей геометрии конструкций, граничных условий, температурной зависимости теплофизических и механических свойств материалов, расчет температурного поля (блок 2) и действующего темпа деформации ад (блок 7) выполняется методом конечных элементов (МКЭ) в объемной постановке Для этого после проведенной доработки используется разработанный в МГТУ им Н Э Баумана программный комплекс «Сварка» Основными параметрами процесса кристаллизации, которые передаются из температурного поля для расчета минимальной пластичности, являются форма и геометрические размеры сварочной ванны

Расчет ТИХ (блок 3) металла шва выполняется по методике, основанной на анализе равновесных диаграмм состояния сплавов с учетом влияния неравновесности процесса кристаллизации при сварке

Расчет минимальной пластичности в ТИХ (блок 5) является одним из самых сложных вопросов На основе обобщения работ Н Н Прохорова, И И Новикова, Э Л Макарова, Б Ф Якушина и др было принято, что в условиях сварки величина минимальной пластичности зависит от следующих факторов

1) угла схождения осей противоположно растущих кристаллитов (срастание кристаллитов боковыми гранями или их вершинами),

2) критерия схемы кристаллизации, характеризующего распределение высокотемпературных деформаций по поперечному сечению шва (относительно равномерное или с концентрацией в зоне срастания кристаллитов в центре шва),

3) размера поперечных сечений кристаллитов (мелко- и крупнокристаллит-ные швы),

4) количества эвтектической фазы в период завершения кристаллизации (полностью или частично заполняющей межкристаллитные пространства),

5) типа первичной структуры (дендритного, ячеисто-дендритного и ячеистого)

Однако, из-за их сложной взаимосвязи, создание единой физической модели минимальной пластичности и ее математического описания в настоящее время не представляется возможным В связи с этим, в расчетной методике применена модель, учитывающая значимость влияния факторов на минимальную пластичность в линейной зависимости

8тш ^тт тт (1+2ХХ,), (1)

где 8тт — искомое значение минимальной пластичности металла шва в ТИХ, %, 8шш_т1П - наименьшее из известных экспериментальных значений минимальной пластичности в ТИХ для данного типа сплавов, %, X! - нормированное значение величины, описывающей 1-й фактор, влияющий на минимальную пластичность, [0 1], К, - весовой коэффициент, характеризующий степень влияния 1-го фактора на величину минимальной пластичности в ТИХ

Значения величин (X,), необходимо рассчитывать на основе их действительных значений и установленных возможных пределов изменения Действительные значения факторов можно определять по выражениям, известным из теории сварочных процессов, на основе исходных данных и результатов расчета температурного поля

Третья глава. Посвящена реализации методики расчетной оценки стойкости против образования горячих трещин применительно к однопроходной стыковой сварке листовых конструкций из алюминиевых сплавов при условии полного проплавления

Определение ТИХ Математические модели температур нижней и верхней границ ТИХ (НГТих и ВГТИх) были получены для наиболее распространенных в промышленности систем А1- М^, А1 - Си, А1 - и А1 -Ъх\ (табл 1) Коэффициент корреляции моделей более 0,9

Таблица 1

Математические модели границ температурного интервала хрупкости

Система Модели границ ТИХ, °С

А1-М§ ВГтих(Мб) = 660-6 276450*М§ - 0 091212*Mg:!, М§ = 0 25 % НГтих(Р^) = 660 - 73 515801 *М§ + 6 566776*Mg2, Мё = 0 5 6 % НГтих^) = 450, М8 = 5 6 25%

А1 - Си ВГТих(Си) = 660-3 217159*Си-0 134226*Си2, Си = 0 19 8 % НГтах(Си) = 660 - 516 007939*Си + 577 5217*Си2, Си = 0 0 35 % НГтих(Си) = 548, при Си = 0 325 19 8 %

А1 - ВГтихСЭО = 660-7 705973*81 - 0 710949*812, = 0 6 675 % НГтихФ) = 660 - 1683 811579*81 + 7759 957895*812, 81 = 0 0 075 % НГТИх(81) = 577, 81 = 0 075 6 675 %

А1-гп ВГ,их(гп) = 660-4 7801476*гп - 0 0644933*гп2 + 0 0028767*гп3 - о оооо233*гп4, гп = о 80 % нгтих(гп) = 660 -111 7*гп + 6 зоз 1 *гп2, гп = о з % НГтих(2п) = 382, гп = 3 80 %

Сравнение величин ТИХ, рассчитанных по данным моделям, с имеющимися экспериментальными значениями, приведенными в работах Б Ф Якушина, М П Бочая и Д М Рабкина, показало их хорошее совпадение (коэффициент корреляции более 0,9)

Для расчета 5тт строилась модель минимального среднего относительного поперечного удлинения металла шва в ТИХ на базе его ширины, приводящего к появлению ГТ Такой подход принят многими исследователями, учитывая сложность экспериментального определения относительного удлинения и темпа действующей деформации на локальной базе в центре шва, находящегося в двухфазном твердо - жидком состоянии Следует отметить, что имеющиеся экспериментальные данные получены с помощью аналогичного подхода Это дает возможность их корректного использования для тестирования результатов расчета

Обработка и обобщение имеющихся литературных данных (И И Новиков и Ю П Адлер, М П Бочай, Б Ф Якушин, Д М Чернавский) позволили установить диапазон возможных значений 8Ш1П (0,15 1,5 %)

Значения весовых коэффициентов К, модели (1) подбирались посредством решения обратных задач с целью повторения имеющихся экспериментальных данных Наилучшее совпадение (коэффициент корреляции более 0,9) обеспечили весовые коэффициенты К, = {5,5, 1,8, 1,0, 0,5, 0,2} Экспериментальные значения 8тш (Д М Чернавский), по которым происходил подбор К1; и результаты их сопоставления с величинами бтт, полученными при помощи модели (1), приведены на рис 3

Значительное влияние на сопротивляемость образованию ГТ оказывают вредные примеси, в частности, натрий Однако сведения о его влиянии весьма ограничены На основе обобщения имеющихся данных, приведенных в работах Г А Николаева, И Н Фридляндера, Ю П Арбузова и И И Новикова, в разрабатываемой методике присутствие натрия учитывалось введенным коэффициентом снижения минимальной пластичности Данные о содержании натрия в алюминиевом сплаве в зависимости от флюса, используемого во время его выплавки, приведены в работах А В Курдюмова (табл 2)

Оценка стойкости сварных швов конструкций против образования ГТ возможна только при наличии данных о действующем темпе деформации в ТИХ (ад), на величину которого, помимо теплофизических и механических свойств материала, толщины и режимов сварки, влияют геометрия конструкции, граничные условия и т д Таким образом, ад является индивидуальным для каждого конкретного случая

Анализ возможных значений ад при заданных материале, толщине и режиме сварки был проведен путем моделирования условий сварки стандартных образцов различной ширины, рекомендуемых ГОСТ 26389 - 84 Особенностью этих образцов является возможность получения критических условий, при которых образуются ГТ Моделирование проводилось методом

1,50

1,25

hoo

i 0,75

í OJO

A

0,25

0,00

-О- Эксперимент (АМгб, h=2 глм) -úr Расчет (АМгб, h=2 мм)

N

\

\ Nd

1,50

1,25

1,00

! 0,75

[0,50

0,25

0,00

-О- Эксперимент (Al+SVoCu, h-2 мм) -Йг-Расчет (A1+5HCU, Ь=2 мм)

О-

O 10 20 30 40 50 W O 10 20 30

Скорость сварки, м/ч Скорости» сварки, м/ч

а) б)

Рис 3 Сопоставление экспериментальных и расчетных значений минимальной пластичности в ТИХ а — система Al-Mg, б — система Al-Cu

Таблица 2

Коэффициент снижения минимальной пластичности сварных швов алюминиевых сплавов с различным содержанием Ыа

Состав флюса, используемого при выплавке сплава * Na, % * Коэффициент снижения 5mln

бесфлюсовая технология < 0,0005 1,00

MgCl2 - KCl - KF (K3A1F6 или A1F6) 0,0005 1,00

NaCl - KCl - A1F3 0,0010 0,85

NaCl - KCl - K3A1F6 0,0015 0,70

NaCl - KCl - K2SiF6 0,0018 0,61

NaCl - KCl - KBF4 0,0020 0,55

NaCl - KCl - K2TiF6 0,0025 0,40

NaCl - KCl - KF 0,0040 0,10

MgCl2 - KCl - Na3AlF6 0,0050 0,10

NaCl - KCl - Na3AlF6 0,0100 0,10

* данные А В Курдюмова

конечных элементов (МКЭ) с использованием программного комплекса «Сварка» С учетом особенностей МКЭ, для нашего случая фиксировались величины

<хд= ( (2 *Дшва/В)/ТИХ )100% + асв,

(2)

где ад — средний действующий темп собственной (внутренней) поперечной деформации в зоне предполагаемого образования ГТ на базе ширины шва, %/°С, В - ширина шва, мм, Дшва - поперечное перемещение края шва в период нахождения центра шва в ТИХ, ТИХ - температурный интервал хрупкости, "С, а св — темп свободной температурной деформации, %/°С (а св = а г * 100%, где аг — коэффициент линейного температурного расширения, 1/°С)

Расчеты показали, что для данной конструкции ад увеличивается по мере уменьшения ширины пластин и при некоторой Вшах достигает максимума (адтях) Далее значения ад снижаются (рис 4)

ад, %/°с

«д

тах

< 1 1 > я > II са

ж шиишшшаш Ж

Вшах В, мм

Рис 4 Типичный вид зависимости ад от ширины (В) стандартных образцов при условии постоянства толщины и режима сварки

Так как в качестве действующего фиксировался темп собственной деформации, а бшш характеризируется относительным поперечным удлинением металла шва в ТИХ на базе его ширины, то при расчете критического темпа деформации использовалось выражение

акг = 5Ш1П/ТИХ + асв

(3)

Помимо описанного случая выполнены расчеты для некоторых типовых сварных конструкций Было установлено, что для любых конструкций

при данных материале, толщине и режиме сварки, все возможные значения ад не превышают максимального (о1дтах) значения действующего темпа деформации, возникающего при сварке описанных раннее стандартных образцов Это позволяет проводить оценку стойкости против образования ГТ, используя консервативный подход

Четвертая глава. Посвящена разработке инженерного программного комплекса (ИПК) «Свариваемость алюминиевых сплавов (горячие трещины)» и описанию примеров его применения для расчетных оценок сопротивляемости образованию ГТ и стойкости сварных швов конструкций из алюминиевых сплавов против образования ГТ

Расчетная оценка сопротивляемости образованию ГТ В качестве примера использования данного ИПК для определения сопротивляемости сплавов (значение ацр) образованию ГТ, приведена сравнительная оценка сплавов 1201 (А1 - 6,3%Си), АМгб (А1 - 6,3%Mg) и 1915 (А1 - 4,5%Zn) применительно к швам стыковых соединений листов толщиной 2 мм, выполненных автоматической аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом на режимах с различными скоростями (табл 3)

Таблица 3

Режимы сварки

№ режима 1св, А ид,в VCB, м/ч

1 50 12 4,0

2 70 12 10,0

3 100 12 21,6

4 150 12 40,0

Обобщенные результаты оценки сопротивляемости указанных сплавов в зависимости от режимов сварки приведены на рис 5 Расчет показал, что при прочих равных условиях сопротивляемость образованию ГТ сплава 1201 выше, чем у АМгб и 1915

Кроме того, расчетным образом установлено, что для одного и того же сплава сварные швы, получаемые на режимах с большими скоростями, имеют меньшую сопротивляемость образованию ГТ по сравнению со швами, получаемыми на режимах с меньшими скоростями Это соответствует закономерности, известной из практического опыта

Расчетная оценка стойкости против образования ГТ листовых конструкций с прямолинейным швом Рассмотрен случай автоматической аргонодуговой сварки неплавящемся электродом прямолинейных швов на незакрепленных листах толщиной 2 мм из алюминиево-магниевого сплава АМгб бесфлюсовой выплавки (№ < 0,0005 %) Исследуемый режим сварки 1ОВ=100 А, ид=12 В, Усв= 21,6 м/час (режим №3, табл 3) Определена ширина листов, при сварке которых на данном режиме будет обеспечиваться стойкость против образования ГТ

9

s

0.0175

0,0150 ■ '

-О-1201 -ОАМгб -Û- 1915

я 0,0125

X 0,0100

с

ш 0,0075

>а а

I 0,0050

в.

И

0,0025 -

0.0000

14 п

12

я s SE G, о

-s-

11

е

ь

s а, о

и «

я К и tu г

= с.

у

10

8 -

■1 -

□ 1201

□ АМгб

□ 1915

0

6)

10 20 30 40 Скорость сварки, ч/ч

а)

Рис. 5. Результаты расчетной {на основе акг) и экспериментальной (на основе

А - относительного показателя сопротивляемости ГТ, пропорционального критическому темпу деформации) оценки сопротивляемости образованию ГТ

сплавов 1201, АМгб и 1915: а - расчетные значения критических темпов деформации аК1. в ТИХ (%/"С), б - экспериментальны» значения критических скоростей деформации А

(мм/мин) образцов в процессе сварки при машинных испытаниях по методике МВТУ-ЛТП-1 (Г.А.Николаев, И.Н, Фридляндер, Ю.П.Арбузов)

Согласно проведенным расчетам дли данных материала, толщины листов и режима сварки критический темп деформации, определяющий сопротивляемость образованию ГТ, равен 0,0075 %/°С. Вывод о стойкости против образования ГТ сделан на основе сравнения величин критического (ЦгаО и действующего (ад) темпа деформации в ТИХ, Значения ад в зависимости от ширины свариваемых листов, рассчитанные МКЭ, и акр приведены на рис.6.

Таким образом, расчетная оценка стойкости сварного соединения данной конструкции против образования ГГ показала, что в этих условиях (материал, толщина, режим сварки) стойкость против образования ГТ будет обсспсчсиа как на центральном, так и на конечных участках шва при ширине листов свыше 115 мм.

А i i- i —О- Действующий темп деформации --критический темп деформации

г

Нет К | Есть IV Нет

ГТ ! гт ■-[ . -i \ i \ ¡ ГТ

i i i i

ó i i i i í f V__ —0

О 5$ i® 150 200 250 300 350 400 Ширина листов мм

Рис. 6. Расчетная оценка стойкости конструкции с прямолинейным швом против образования ITí Материал: ЛМгб бесфлюсовой выплавки. Толщина листов: 2 мм. Режимы сварки: 1С„-НЮ Л; ил=12 lí, VCT=21,6 м/час.

а) б) в)

Рис. 7. Общий вид сваренных листов различной ширины. Материал: ЛМгб б с с флюсовой выплавки (И а < 0.0005 %). Толщина листов: 2 мм. Режимы сварки: 1СВ~100 А; ия= 12 В; \!сн=21,6 м/час: а - В=20 мм: б — В=70 мм; в - В=130 мм

Таблица 4.

Химический состав материала листов_

Содержание элементов (остальное Al), % (масс)

Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Другие

0,14 0,22 0,03 0,55 6,30 0,004 0,04 0,06 Ni - 0,01; Na < 0,0005

Полученные результаты были проверены экспериментально На том же режиме (режим №3, табл 3) было сварено 5 аналогичных листов из сплава АМгб шириной 20, 45, 70, 100 и 130 мм соответственно Химический состав материала листов, определенный эмиссионным спектральным методом при помощи спектрографа PGS — 2 (Германия), приведен в табл 4

Эксперимент показал, что ГТ образовались при сварке листов шириной 70 и 100 мм, а на листе шириной 130 мм (свыше 115 мм) их не было Стоит отметить, что на листах шириной 20 и 45 мм (вследствие их относительно равномерного разогрева по ширине, исключающего изгиб) ГТ не образовывались (рис 7). Это также видно из рис 6 Таким образом, экспериментальные данные подтверждают результаты, полученные при помощи расчетной методики

Расчетная оценка стойкости против образования ГТ листовых конструкций с круговым швом В качестве другого примера применения методики проводился анализ причин образования ГТ при автоматической аргонодуго-вой сварки неплавящимся электродом аналогичных стыковых соединений, но применительно к круговым швам В качестве материала рассматривался сплав АМгб, при выплавки которого использовался флюс типа NaCl — KCl — KF Согласно табл 2 содержание Na в этом случае составляет около 0,004 %, что приводит к наибольшему снижению минимальной пластичности Исследуемый режим сварки 1св=100 А, Цд=12В, Усв=21,6 м/час (режим №3, табл 3) Определялся диаметр шва, при сварке которого на данном режиме будет обеспечиваться стойкость против образования ГТ

Обобщение результатов расчетных оценок стойкости круговых швов против образования ГТ в зависимости от диаметра шва и места расположения исследуемого сечения шва приведены на рис 8

Расчеты действующего темпа деформации (ад) показали, что, при прочих равных условиях, для круговых швов его величина находится в зависимости от диаметра шва и положения исследуемого сечения Максимальные значения ад достигаются на конечном участке шва (360°) Также значение ад увеличивается при уменьшении диаметра шва (в нашем случае от 160 до 40 мм)

Расчетное определение сопротивляемости образованию ГТ для данных условий (материал, толщина, режима сварки) показало, что аю> составляет 0,003 %/°С Таким образом, установлено, что при автоматической аргоноду-говой сварке неплавящимся электродом стыковых соединений круговых швов из сплава АМгб флюсовой выплавки (Na = 0,004 %) возможно образование ГТ на концевом участке шва диаметром 40 мм

Такие выводы совпадают с практическими рекомендациями, приведенными в многочисленных учебных и справочных пособиях Согласно этим рекомендациям для гарантированного предотвращения образования ГТ в стыковых круговых швах (вварка врезных фланцев на плоских и сферических поверхностях) при сварке алюминиевых сплавов для каждой толщины соединяемых элементов устанавливается минимально допустимый диаметр

0,004

-О—Действующий темп деформации прн диаметре шва 40 мм

—□—Действующий темп деформации при диаметре шва 80 мм

—й—Действующий темп деформации при диаметре шва 160 мм

--Критический темп

деформации при флюсовом способе выплавки (Na=0,004%)

0 90 180 270 360

Положение сечения шва на окружности, (0° - начало шва)

Рис 8 Расчетная оценка стойкости конструкции с круговым швом против образования ГТ Материал — АМгб флюсовой выплавки (Na = 0,004 %) Толщина листов - 2 мм Способ сварки — ААД Режимы сварки - 1св= 100 А, Щ=12 В, Усв=21,6 м/час

Так, для материала толщиной 2 мм диаметр шва не должен быть менее 60 мм Это полностью согласуется с расчетными данными, по которым при диаметре 80 мм ГТ уже не образуются (рис 8)

Кроме того, расчеты показали, что запасы стойкости против образования ГТ при данных материале, толщине и режиме для указанной конструкции с диаметрами сварных швов 80 и 160 мм составляют 6,7% и 53,3% соответственно Таким образом, следует рекомендовать конструкцию с диаметром шва 160 мм, как обладающую большим запасом стойкости.

3. ВЫВОДЫ

1 На основе физической модели Н Н Прохорова, описывающей процесс образования ГТ в результате критического сочетания трех основных факторов (температурного интервала хрупкости - ТИХ, минимальной пластичности в этом интервале - 8тш, действующего темпа высокотемпературных деформации — ад), разработаны методики расчетной оценки сопротивляемости сплавов образованию ГТ (критического темпа деформации — аКР) и стойкости сварных швов конструкций против образования ГТ (сопоставление акр и действующего темпа при сварке конструкции - ад)

2 Получены математические модели основных факторов, обусловливающих образование горячих трещин — температурного интервала хрупкости для сплавов систем А1 - А1 — Б1, А1 — Си, А1 — Ъь (в зависимости от химического состава с учетом неравновесных условий охлаждения) и минимальной пластичности в этом интервале (в зависимости от параметров твердо -жидкого состояния шва в процессе кристаллизации — схемы кристаллизации, типа первичной структуры и соотношения жидкой и твердой фаз)

3 Разработаны методика и алгоритм расчета МКЭ по объемной схеме действующего темпа высокотемпературных деформаций при сварке конструкции (включающие определение распределения температур и упругопла-стических деформаций в период кристаллизации сварочной ванны) в зависимости от ее геометрии, режима сварки, граничных условий, температурной зависимости теплофизических и механических свойств материалов

4 Установлено, что для заданных химического состава, толщины металла и режима сварки существует максимальное значение действующего темпа высокотемпературной деформации при сварке конструкций, величина которого определяется удельной погонной энергией, теплофизическими и механическими свойствами материала Его использование позволяет выполнять оперативную консервативную оценку запаса стойкости сварных швов произвольных конструкций против образования ГТ на основе сравнения критического темпа деформации с данным максимально возможным значением действующего темпа деформации

5 Разработан инженерный программный комплекс «Свариваемость алюминиевых сплавов (горячие трещины)», позволяющий проводить расчетные оценки сопротивляемости сплавов образованию ГТ и стойкости сварных швов конструкций против образования ГТ

6 Проведены расчетные оценки сопротивляемости сплавов 1201, АМгб и 1915 образованию ГТ и стойкости конструкций с прямолинейными и круговыми швами против образования ГТ Полученные результаты подтверждаются экспериментальными данными и закономерностями, известными из практического опыта.

Основное содержание диссертации отражено в работах:

1 Макаров Э Л, Коновалов А В , Королев С А Инженерный программный комплекс «Свариваемость алюминиевых сплавов (горячие трещины)» // Компьютерные технологии в соединении материалов Тез докл 4-ой Всероссийской научно-технической конференции (с международным участием) - Тула, 2003 - С 33-34

2 Королев С А Оценка склонности сварных швов алюминиевых сплавов к образованию горячих трещин // Образование через науку Тез докл Международной конференции - Москва, 2005 - С 241

3 Королев С А Оценка стойкости сварных швов конструкций из алюминиевых сплавов против образования горячих трещин // Известия вузов Машиностроение -2007-№3-С 51-56

Подписано к печати 20 09 07 Заказ № 645 Объем 1,0 печ л Тираж 100 экз Типография МГТУ им Н Э Баумана 105005, Москва, 2-я Бауманская ул, д 5 263-62-01

Введение.

Глава 1. Современное состояние методик оценки сопротивляемости сплавов образованию горячих трещин и стойкости сварных соединений конструкций против образования горячих трещин.

1.1. Современные промышленные алюминиевые сплавы.

1.2. Понятие «горячие трещины» и их классификация.

1.3. Развитие представлений о закономерностях образования горячих трещин.

1.4. Теория технологической прочности металлов в процессе кристаллизации при сварке.

1.5. Методики нахождения численных величин основных факторов, определяющих образование горячих трещин.

1.5.1. Методики нахождения границ и величины температурного интервала хрупкости.

1.5.2. Методики нахождения величины минимальной пластичности в температурном интервале хрупкости.

1.5.3. Методики определения величины действующего темпа деформации в сварном соединении.

1.6. Методы оценки сопротивляемости образованию горячих трещин и стойкости сварных соединений против образования горячих трещин.

1.6.1. Экспериментальные методы.

1.6.2. Расчетные методы.

Выводы по главе 1.

Цель работы.

Задачи работы.

Глава 2. Разработка методики расчетной оценки стойкости сварных швов конструкций против образования горячих трещин.

2.1. Алгоритм расчетной оценки стойкости сварных швов конструкций против образования горячих трещин.

2.2. Исходные данные для расчетной оценки.

2.3. Выбор методики расчета температурного поля и действующего темпа деформации.

2.4. Методика расчета температурного интервала хрупкости.

2.5. Разработка вида модели минимальной пластичности металла шва в температурном интервале хрупкости.

2.5.1. Выбор основных факторов, влияющих на величину минимальной пластичности металла шва в температурном интервале хрупкости.

2.5.1.1. Факторы угла схождения осей противоположно растущих кристаллитов и характера распределения сварочной деформации по ширине шва.

2.5.1.2. Фактор размера поперечных сечений кристаллитов.

2.5.1.3. Фактор количества эвтектической фазы в период завершения кристаллизации.

2.5.1.4. Фактор типа первичной структуры.

2.5.2. Общий вид модели минимальной пластичности в температурном интервале хрупкости.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Реализация методики расчетной оценки стойкости сварных швов конструкций против образования горячих » трещин применительно к алюминиевым сплавам.

4 СТР.

3.1. Основные положения, принятые при реализации расчетной методики.

3.2. Конкретизация исходных данных.

3.3. Расчет температурного поля.

3.4. Получение моделей границ температурного интервала хрупкости для алюминиевых сплавов.

3.5. Получение модели минимальной пластичности в температурном интервале хрупкости для алюминиевых сплавов.

3.5.1. Определение диапазона изменения величины минимальной пластичности в ТИХ.

3.5.2. Определение действительных и нормированных значений факторов, влияющих на величину минимальной пластичности металла шва в температурном интервале хрупкости.

3.5.2.1. Фактор угла схождения осей противоположно растущих кристаллитов.

3.5.2.2. Фактор характера распределения сварочной деформации по ширине шва.

3.5.2.3. Фактор размера поперечных сечений кристаллитов.

3.5.2.4. Фактор относительного количества эвтектической фазы в период завершения кристаллизации.

3.5.2.5. Фактор типа первичной структуры.

3.5.3. Определение весовых коэффициентов значимости факторов, влияющих на минимальную пластичность.

4 СТр.

3.6. Расчет напряженно-деформированного состояния и действующего темпа деформации.

3.7. Расчет критического темпа деформации.

3.8. Учет влияния вредных примесей.

Выводы по главе 3.

Глава 4. Расчетная оценка сопротивляемости образованию ГТ и стойкости сварных швов конструкций из алюминиевых сплавов против образования ГТ.

4.1. Инженерный программный комплекс ИПК «Свариваемость алюминиевых сплавов (горячие трещины)».

4.2. Оценка сопротивляемости сварных швов алюминиевых сплавов образованию ГТ.

4.3. Оценка стойкости сварных швов конструкций из алюминиевых сплавов против образования ГТ.

4.3.1. Оценка стойкости против образования ГТ листовых конструкции с прямолинейным швом.

4.3.2 Оценка стойкости против образования ГТ листовых конструкций с круговым швом.

Выводы по главе 4.

В настоящее время интенсивное развитие современной цивилизации требует все большего использования разнообразных конструкционных материалов. Согласно последним экономико-статистическим данным, одними из наиболее распространенных среди них являются алюминиевые сплавы, которые по объему применения в мире занимают второе место, уступая лишь сталям. Причем только за последнее десятилетие темп их ежегодного производства вырос почти на 25 % [1].

Широкое распространение алюминиевых сплавов не случайно и объясняется не только большими запасами алюминия в земной коре (~ 8%), но и наличием у них ряда полезных эксплуатационных свойств.

Так, благодаря своей высокой удельной прочности [2], они являются практически незаменимыми материалами в современной авиационной промышленности. По прогнозам специалистов, доля их применения в структуре практически всех самолетов будет сохраняться на уровне 50% вплоть до 2015 года [3].

По тем же причинам, не меньший интерес эти сплавы вызывают и у производителей современных легковых автомобилей и железнодорожных вагонов. Так, известно, что 10% - ное снижение массы автомобиля обеспечивает экономию топлива на 8 . 10 % и уменьшает уровень выделения С02 [4]. Внедрение алюминиевых сплавов при изготовлении 4- и 6-осных полувагонов (взамен стальных) позволило снизить массу кузова на 30 . 35 % [5].

Благодаря высокой коррозионной стойкости алюминиевых сплавов в морской воде, другим перспективным направлением их использования будет судостроение. Здесь высокопрочные алюминиевые сплавы станут основными материалами при изготовлении прогулоч-* ных яхт и высокоскоростных судов [6].

4 Кроме прочностных свойств алюминиевые сплавы имеют высокую тепло- и электропроводность [2].

В целом, считается, что эти материалы будут определять конструктивные формы и эксплуатационные характеристики всех будущих транспортных средств, резервуарных конструкций, строительных и пространственных сооружений [7].

С точки зрения технологичности изготовления, при проектировании большинства из вышеперечисленных изделий, по всей видимости, нельзя будет обойтись без использования неразъемных соединений. На сегодняшний день наиболее прогрессивным процессом получения неразъемных соединений является сварка. Характерным является случай, когда переход на цельносварной фюзеляж истребителя МИГ-29М позволил уменьшить его массу на 24% по сравнению с клепаными конструкциями вследствие устранения нахлесток, герметиков, клепаных и болтовых соединений [8].

Все названные изделия являются ответственными, поэтому к их сварным соединениям предъявляться повышенные требования к качеству и надежности.

Многолетняя практика показала, что наиболее распространенными дефектами при сварке алюминиевых сплавов являются поры, оксидные плены, вольфрамовые включения и горячие трещины, повышенная склонность к которым установлена для систем Al—Mg, Al-Cu, Al-Si и Al-Zn [11]. С точки зрения эксплуатации конструкций, самыми опасными считаются дефекты типа горячих трещин, так как в мире уже давно известны случаи, когда они являлись причинами аварийных разрушений [9], что могло быть следствием значительного снижения ресурса материалов из-за создаваемых ими зон с повышенной концентрацией напряжений. В связи с этим по большинству нормативных документов именно горячие трещины в отличие от всех вышеназван» ных дефектов являются недопустимыми и подлежат обязательному исправлению [10,11,12].

Из производственного опыта известно, что время исправления трещины сопоставимо или превышает время выполнения всего сварного шва. Это приводит к незапланированным ранее затратам (за счет операций устранения брака), что увеличивает себестоимость изготовления изделия. Кроме того, это отрицательно влияет на качество сварных соединений, так как при подварке (т.е. повторном локальном нагреве исправляемых участков) появляются местные напряжения, возможно укрупнение зерна, ухудшение пластических свойств металла и т.д., что приводит к снижению закладываемых при проектировании рабочих хара1стеристик материалов [13].

Таким образом, мероприятия, связанные с предотвращением образования горячих трещин, основанные на предварительной оценке возможности их появления (еще на этапе разработки конструкции и технологии ее сварки), по сравнению с их последующим устранением, являются более выгодными, как с технической, так и с экономической точки зрения. В связи с этим, первая глава данной работы будет посвящена анализу современного состояния этого вопроса и постановке задач, требующих решения.

Автор выражает глубокую признательность всему коллективу лаборатории «Свариваемость, надежность и ресурс сварных конструкций» кафедры «Технологии сварки и диагностики» МГТУ им. Н.Э. Баумана за помощь, поддержку и внимание в период выполнения представляемой работы.

1. Вернадский В.Н., Маковецкая O.K. Сталь и алюминий основные конструкционные материалы сварочного производства Сварочное производство. 2004. №1.- 3-18.

2. Материаловедение: Учебник для вузов Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин и др.; Под общ. ред. Б.Н. Арзамасова, ГГ. Мухина. 3-е изд., стереотип. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 648 с.

3. Каблов Е.Н. Авиационное материаловедение в XXI веке. Перспективы и задачи Авиационные материалы. Избранные труды ВИАМ: Юбилейный сборник. М.: МИСИС, ВИАМ, 2002. 23-47.

4. Рязанцев В.И., Федосеев В.А., Манцев В.Н. Создание сварного кузова автомобиля из алюминиевых сплавов Сварочное производство.-1999.-№11-С. 36-42.

5. Николаев ГА., Фридляндер И.Н., Арбузов Ю.П. Свариваемые алюминиевые сплавы. М.: Металлургия, 1990.- 296 с.

6. Лобанов Л.М. Сварные конструкции в XXI веке Сварщик профессионал. 2005. №2. 3-4.

7. Алешин Н.П. Роль, значение, настоящее и будущее сварных металлоконструкций Сварщик профессионал. 2005. 2. 2.

8. Фридляндер И.Н., Братухин А.Г., Давыдов В.Г. Алюминиеволитиевый сплав для сварных авиационных конструкций Автоматическая сварка. -1992. №6. 33-35.

9. Раевский Г.В. Борьба с разрушением сварных конструкций в американском судостроении //Автогенное дело.-1945.- №10.- 29.

10. Сварка и свариваемые материалы: Справочник; В 3 т. Под общ. ред. В.Н. Волченко. М.: Металлургия, 1991. Т1: Свариваемость материалов Под ред. Э.Л. Макарова. 528 с.

11. Сварка. Резка. Контроль: Справочник; В 2 т. Под общ. ред. Н.П. Алешина, ГГ. Чернышова. М.: Машиностроение, 2004. Т2: Н.П. Алешин, ГГ. Чернышов, А.И. Акулов и др. 480 с.

12. Братухин А. Г Современные авиационные материалы: технологические и функциональные особенности: Учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки бакалавров и магистров «Материаловедение и технология новых материалов» и направлению подготовки дипломированных специалистов «Материаловедение, технологии материалов и покрытий». М.: Авиатехинформ, 2003. 440 с.

13. Лукин В.И., Якушин Б.Ф., Настич СЮ. Исследование свариваемости сверхлегких Al-Mg-Li сплавов Сварочное производство.1996.-№12.-С. 15-20.

14. Технологические основы сварки и пайки в авиастроении: Учебник для вузов В.А. Фролов, В.В. Пешков, А.Б. Коломенский, В.А. Казаков; Под общ. ред. В.А. Фролова. М.: Интернет Инжиниринг, 2002. 456 с.

15. Справочник по конструкционным материалам: Справочник Б.Н. Арзамасов, Т.В. Соловьева, А. Герасимов и др.; Под ред. Б.Н. Арзамасова, Т.В. Соловьевой. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005.-640 с.

16. Фридляндер И.Н. Высокопрочные, жаропрочные и коррозионностойкие алюминиевые и магниевые сплавы, композиционные материалы на их основе Авиационные материалы. Избранные труды ВИАМ: Юбилейный сборник.- М.: МИСИС, ВИАМ, 2002.- 198-220.

17. Сварка. Резка. Контроль: Справочник; В 2 т. Под общ. ред. Н.П. Алешина, ГГ. Чернышова. М.: Машиностроение, 2004. Т1: Н.П. Алешин, ГГ. Чернышов, Э.А. Гладков и др. 624 с.

18. Новиков И.И. Горячеломкость цветных металлов и сплавов. М.: Наука, 1966.-300 с.

19. Закс Г. Праю-ическое металловедение; В 3-х частях Пер. под ред. С. Строева. М.-Л.: ОНТИ, 1936. 41: Плавка и литье. 311 с.

20. Vero J. The hot-shortness of aluminium alloys Metal Industry 1936.- 15.- P. 431; 17.- P. 491.

21. Бочвар A.A., Свидерская 3.A. О разрушении отливок под действием напряжений в период кристаллизации в зависимости от состава сплава Изв. АН СССР. ОТН. -1947.- №3. 349

22. Прохоров Н.Н. Горячие трещины при сварке.- М.: Машгиз, 1952.-219 с.

23. Прохоров Н.Н. Технологическая прочность металлов в процессе кристаллизации при сварке Сварочное производство.- 1962.№4.-С. 1-5.

24. Теория сварочных процессов: Учебник для вузов по специальности «Оборудование и технология сварочного производства» В.Н. Волченко, В.М. Ямпольский, В.А. Винокуров и др.; Под ред. В.В. Фролова М.: Высшая школа, 1988. 559 с.

25. Новиков И.И., Золоторевский B.C., Лисовская Т.Д. Исследования сплавов цветных металлов: Сборник. М.: Изд-во АН СССР, 1964. -вып. 4.-130с.

26. Якушин Б.Ф., Настич Ю. Совершенствование экспресс метода оценки свариваемости алюминиевых сплавов Сварочное производство. -1995.- №4.- 30-31.

27. Настич Ю. Разработка метода повышения свариваемости А1 Мд Li сплавов путем регулирования технологической прочности металла околошовной зоны: Дисс. канд. техн. наук: 05.03.06. М.: МГТУ, 1997.-210С.

28. Якушин Б.Ф., Семин Д.П., Сударев А.В. Новое оборудование для сертификации сварочных материалов по показателям свариваемости Сварщик профессионал. 2006.- №2.- 20-22.

29. Прохоров Н.Н., Бочай М.П. Механические свойства алюминиевых сплавов в интервале температур кристаллизации при сварке Сварочное производство. -1958.- №2.- 1-6.

30. Бочай М.П. Механические свойства алюминиевых сплавов в процессе кристаллизации и их связь с образованием горячих трещин при сварке: Дисс.... канд. техн. наук: 05.03.06.- М.: МВТУ, 1958. -131 с.

31. Якушин Б.Ф. Определение температурного интервала хрупкости и пластичности затвердевающего металла шва Автоматизация, механизация и технология процессов сварки. М.: Машиностроение, 1966.-С. 213-219.

32. Якушин Б.Ф. Первичная структура и технологическая прочность сварных швов в процессе кристаллизации: Дисс. канд. техн. наук: 05.03.06. М.: МВТУ, 1965. -193 с.

33. Расчетный метод оценки стойкости сварных соединений сплавов против образования горячих трещин Э.Л. Макаров, А.В. Коновалов, В.Ф. Якушин, А.А. Пшенников Сварочное производство. -1997.

34. Гаврилюк B.C. Определение пластичности сварных швов в процессе кристаллизации Сварочное производство. 1961.- №7.С.17-19.

35. Прохоров Н.Н. Физические процессы в металлах при сварке; В 2 т. М.: Металлургия, 1968. Т.1. 695 с.

36. Якушин Б.Ф., Чернавский Д.М. Влияние режима сварки на технологическую прочность алюминиевых сплавов Сварочное производство.-1972.- №11.-С. 1-3.

37. Чернавский Д.М. Исследование влияния режима сварки на образование горячих трещин в алюминиевых сплавах: Дисс. канд. техн. наук: 05.03.06. М.: МВТУ, 1974. -190 с.

38. Прохоров Н.Н., Господаревский В.И., Субботин Ю.В. Исследование поперечных деформаций металла шва в процессе сварки пластин Сварочное производство. -1964. 9. 1-3.

39. Прохоров Н.Ник. Технологическая прочность сварных швов в процессе кристаллизации. М.: Металлургия, 1979. 248 с.

40. Чигарев А.В., Кравчук А.С., Смалюк А.Ф. ANSYS для инженеров: Справочное пособие. М.: Машиностроение, 2004. 512 с.

41. Bergheau J.M., Leblond J.B. Coupling between heat flow, nietallurgy and stress-strain computations in steels The approach developed in the confiputer code SYSWELD for Welding or Quenching Proc. of 5th Eng. Found. Conference on Modeling of Casting, Welding and Advanced Solidification Processes.- Davos (Switzerland), 1990.- P. 203-210.

42. Компьютерное проектирование и подготовка производства сварных конструкций: Учебное пособие для вузов А. Куркин, В.М. Ховов, Ю.Н. Аксенов и др.; Под ред. А. Куркина, В.М. Ховова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002.- 464 с.

43. Самарский А.А. Введение

44. Самарский А.А. Теория разностных схем. М.: Наука, 1983.613 с.

45. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики. Новосибирск: Наука, 1973.- 352 с.

46. Флетчер К. Численные методы на основе метода Галеркина. М.:Мир, 1988.-352 с.

47. Зенкевич O.K. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975.-541с.

48. Секулович М. Метод конечных элементов. М.: Стройиздат, 1993.-664 с.

49. Сьярле Ф. Метод конечных элементов для эллиптических задач. М.: Мир, 1990. 512 с.

50. Куркин А.С., Киселев А.С. Разработка программного обеспечения для моделирования термонапряженного состояния деталей и его применение для повышения качества сварных конструкций Труды

51. Куркин А.С. Прямое математическое моделирование процесса разрушения сварных конструкций для определения их прочности и трещиностойкости: Дисс. докт. техи.наук: 05.03.06.- М., 1998.- 250 с. 52. ГОСТ 26389

52. Соединения сварные. Методы испытаний на сопротивляемость образованию горячих трещин при сварке плавлением. М.: Издательство стандартов, 1985.- 23 с.

53. Wilken К., Kleistner Н. The classification and evaluation of hot cracking tests for weldments Welding in the world. -1990. Vol.28 №7/8. -P. 126-143.

54. Предотвращение образования горячих трещин на концевых участках швов большой протяженности при односторонней многодуговой сварке под флюсом Э.Л. Макаров, X. Херольд, М. Штрайтенбергер, А. Пшенников Сварочное производство. -1999. №10. 3-8.

55. Киселев А.С. Разработка методов анализа и проектирования сварочной технологии на основе компьютерного моделирования термодеформационного и структурного состояния сварных конструкций: Дисс. докт. техн. наук: 05.03.06.- М., 1999. 317 с.

56. Simulating and Predicting Weld Solidification Cracks Y. Wei, Z. Dong, R. Liu, Z. Dong, Y. Pan Hot cracking phenomena in welds. Berlin: Springer, 2005.-P. 185-222.

57. Рыкалин H.H. Расчеты тепловых процессов при сварке. М.: Машгиз, 1951.-296 с.

58. Вайнгард У. Введение

59. Якушин Б.Ф. Влияние режима сварки на технологическую прочность алюминиевых сплавов алюминиевых сплавов в процессе кристаллизации Автоматизация, механизация и технология процессов сварки. М.: Машиностроение, 1966. 220-230.

60. Артемьева И.Н. К расчету температурного поля при аргонодуговой сварке пластин из дуралюмина Д16 Сварочное производство.-1958.-№11.-С. 16-19.

61. Никифоров ГД. Металлургия сварки плавлением алюминиевых сплавов. М.: Машиностроение, 1972. 264 с.

62. Рабкин Д.М., Игнатьев В.Г, Довбищенко И.В. Влияние эффективного интервала кристаллизации на склонность алюминиевых сплавов к образованию трещин при сварке Автоматическая сварка. 1974. №4.-С. 13-14.

63. Рабкин Д.М. Металлургия сварки плавлением алюминия и его сплавов. Киев: Наукова думка, 1986. 256 с.

64. Макаров Э.Л., Коновалов А.В., Королев А. Инженерный программный комплекс «Свариваемость алюминиевых сплавов (горячие трещины)» Компьютерные технологии в соединении материалов.: Тез. докл. 4-ой Всероссийской научно-технической конференции (с международным участием). Тула, 2003. 33-34.

65. Королев А. Оценка склонности сварных швов алюминиевых сплавов к образованию горячих трещин Образование через науку.: Тез. докл. Международной конференции. Москва, 2005. 241.

66. Королев А. Оценка стойкости сварных швов конструкций из алюминиевых сплавов против образования горячих трещин Известия вузов. Машиностроение. 2007.- №3.- 51-56. 67. ГОСТ 14806

67. Дуговая сварка алюминия и алюминиевых сплавов в инертных газах. Соединения сварные. Основные типы конструктивные элементы и размеры. М.: Издательство стандартов, 1980.-37 с. 68. ГОСТ 4784

68. Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки. М.: Издательство стандартов, 2000. 32 с.

69. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник; В 3 т. Под общ. ред. Н.П. Лякишева. М.: Машиностроение, 1996.-Т.1.-992С.

70. Маякова Л.П. Разработка пробы для количественной оценки технологической прочности металла в процессе кристаллизации при сварке: Дисс. канд. техн. наук: 05.03.06. М.: МВТУ, 1974. -190 с.

71. Физические величины: Справочник А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, A.M. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991. -1232 с.

72. Махненко В.И. Расчетные методы исспедования кинетики сварочных напряжений и деформаций. Киев: Наукова думка, 1976. 320 с.

73. Металлические примеси в алюминиевых сплавах А.В. Курдюмов, СВ. Инкин, B.C. Чулков, ГГ. Шадрин М.: Металлургия, 1988. 141с.

74. Флюсовая обработка и фильтрование алюминиевых расплавов А.В. Курдюмов, СВ. Инкин, B.C. Чулков, И.И. Графас М.: Металлургия, 1980. -196 с.