Pobierz opis

Mirosław Raczyński
Politechnika Lubelska
Wydział Mechaniczny
[email protected]
„Eliminacja odkształceń termicznych w procesach spawalniczych metodą wstępnych
odkształceń plastycznych z wykorzystaniem analizy MES”
Geneza rozprawy
Tworzenie złączy za pomocą procesów spawalniczych jest technologią najbardziej
popularną i najczęściej stosowaną w przemyśle. Alternatywnie stosowane jest klejenie, złącza
nitowe lub lutowanie. Jednakże żadne z danych metod nie jest odpowiednio wytrzymałe do
połączenia spawanego. W produkcji niektórych części można również zastosować obróbkę
skrawaniem lub plastyczną, jednak w obróbce skrawaniem występuje duża strata materiału
natomiast obróbka plastyczna wymaga często bardzo kosztownego oprzyrządowania.
Spawalnictwo rozwija się od wielu lat. Od spawania tradycyjnego elektrodą topliwą
w otulinie do co raz bardziej zaawansowanej technologii spawania plazmą czy laserem.
Najczęściej jednak stosowana jest metoda GMA – Spawanie łukowe elektrodą topliwą
w osłonach gazowych, która ze względów ekonomicznych jest automatyzowana.
Zrobotyzowane stanowisko spawalnicze posiada wysoką wydajność oraz co najważniejsze
powtarzalność dlatego znajduje co raz częściej zastosowanie w przemyśle, głównie produkcji
seryjnej i objętej wysokimi standardami. Powstające odkształcenia i naprężenia są głównym
problemem wysokowydajnościowych procesów spawalniczych.
Na terenie Lubelszczyzny istnieje wiele firm, które co raz częściej wprowadzają
zrobotyzowane stanowiska spawalnicze w celu poprawy wydajności produkcyjnej.
Jednak dalej borykają się z powstającymi odkształceniami w produkowanych elementach.
Temat ten jest dalej aktualny w badaniach w kraju i na świecie. Technolodzy w firmach
analizują i starają się w jak największym stopniu zmniejszyć powstające problemy.
Tym zagadnieniom poświęcona będzie również praca doktorska zatytułowana
„Eliminacja odkształceń termicznych w procesach spawalniczych metodą wstępnych
odkształceń plastycznych z wykorzystaniem analizy MES”.
Temat pracy został zainspirowany problemami powstającymi podczas obróbki elementów po
procesie spawania. Powstałe odkształcenia plastyczne narzucają korygowanie części co
powoduje osłabienie połączenia spawanego. Dzięki wprowadzeniu do opracowywania
technologii dodatkowych obliczeń i analiz metodą elementów skończonych MES, można
zmniejszyć powstające odkształcenia poprzez wcześniejsze formowanie poszczególnych
elementów składowych spawanej części.
Zaobserwowano szczególnie problemy:
- brak wykorzystania możliwości jakie daje stanowisko spawalnicze
- niewykorzystanie powtarzalności zrobotyzowanego stanowiska spawalniczego
- trudności w procesach po spawaniu
- osłabienie złącza podczas usuwania odkształceń spawalniczych
- brak opartego na naukowych badaniach algorytmu postępowania
Wyniki badań pracy doktorskiej będą próbą rozwiązania tych problemów.
Cel pracy:
Celem pracy jest poprawa dokładności oraz poprawa złącza w procesach
spawalniczych wykorzystując analizę metodą elementów skończonych MES.
Teza pracy:
Istnieje możliwość „sterowania” odkształceniami w celu uniknięcia niekorzystnych
odkształceń.
Wcześniejsze wprowadzanie zmian w procesach spawalniczych pozwoli uzyskać
dokładniejszy element po procesie.
Zakres pracy:
1. Budowa modelu fizycznego
2. Opracowanie danych teoretycznych – wstępnych do badań
3. Zebranie danych doświadczalnych podczas procesu spawania
4. Analiza porównawcza danych teoretyczny z doświadczalnymi
5. Pomiar modelu po procesie
6. Analiza metoda elementów skończonych MES
7. Weryfikacja danych doświadczalnych z przeprowadzoną analizą MES
8. Wyznaczenie błędu pomiędzy danymi doświadczalnymi a analizą MES
9. Opracowanie zmian w modelu z uzyskanych wyników
10. Weryfikacja wprowadzonych zmiennych do procesu i ocena ich poprawności