Розроблення чисельної моделі теплових полів при дугових процесах зварювання TIG, MIG і PAW

Abstract

У роботі розглянуто проблему вибору оптимальних режимів стикового зварювання тонколистових матеріалів, геометричні параметри яких регламентуються стандартами ДСТУ EN ISO 15614-2:2016 та ДСТУ EN ISO 9692-3:2019. Для конструкцій типу С4 основними характеристиками зварного шва є ширина шва (e), висота підсилення (g), ширина зворотного валика (e₁) та його висота (g₁). Незважаючи на значний обсяг наукових та практичних досліджень у сфері дугового зварювання, наявні дані не забезпечують можливості раціонального та обґрунтованого вибору режимів, які одночасно гарантують високу продуктивність, мінімальні габарити шва та оптимальне співвідношення його ширини до ширини зворотного валика. Враховуючи, що фінальне коригування режимів часто проводиться безпосередньо на дороговартісних зварних вузлах, особливо актуальним є створення математичної моделі, яка дозволить визначати оптимальні параметри зварювання без додаткових експериментальних налаштувань. Це здатне суттєво зменшити витрати на технологічну підготовку виробництва. Метою робити було розробити чисельну модель, засновану на методі скінченних елементів, для моделювання теплових процесів зварювання неплавким електродом (TIG), імпульсно-дугового зварювання плавким електродом на зворотній полярності (MIG) і плазмового автоматичного зварювання з присадним дротом (PAW). У представленій роботі виконано удосконалення технології стикового зварювання елементів з алюмінієвого сплаву 1561 (АМг6) товщиною 5 мм шляхом використання чисельного моделювання в скінчено-елементному програмному комплексі ANSYS/Multiphysics ver. 2024.