Математическое моделирование структурных превращений в ЗТВ титанового сплава ВТ23 при сварке ТИГ

Abstract

Вопросам свариваемости сложнолегированных титановых сплавов посвящено достаточное количество работ. В связи со значительной трудоемкостью экспериментальных исследований представляется актуальным применение математических методов для оценки влияния параметров термического цикла сварки на структурные превращения в зоне термического влияния (ЗТВ). В работе методами математического моделирования изучается влияние тер- мического цикла аргонодуговой сварки на форму и размеры сварного шва, протяженность ЗТВ и на кинетику структурных превращений в металле ЗТВ на примере аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом высокопрочного титанового сплава ВТ23. Расчеты по трехмерной математической модели тепловых процессов в титане при сварке, основу которой составляет дифференциальное уравнение теплопроводности, осуществляли с применением пакета прикладных программ на основе метода конечных элементов. Проведенные расчеты позволили определить размеры и форму шва и ЗТВ, в которых протекают полиморфные превращения с образованием α-, α′′- и β-фаз. Расчеты показали, что образование α′′-фазы возможно в металле сварного шва, который имеет наибольшие скорости охлаждения. На изученных режимах при скоростях сварки 10 м/ч образования малопластичной ω-фазы не происходит в связи со сравнительно малыми скоростями охлаждения в интервале температур 500…600 °С. Полученные результаты могут быть использованы при разработке технологии сварки перспективных титановых сплавов. Библиогр. 4, рис. 6.