СД.02 Теория сварочных процессов | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Кафедра М2-КФ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Профессор, д. т.н., , 8-484-2-77-45-04, andrey. *****@***ru Старший преподаватель , 8-484-2-77-45-04 Ассистент , 8-484-2-77-45-04, konstantin. *****@***ru | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Виды и объем занятий по дисциплине
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Цель - планируемые результаты изучения дисциплины: Студент должен знать:
Студент должен уметь: исследовать тепловую обстановку при различных методах сварки; проводить оценку свариваемости материалов с учетом технических требований на эксплуатацию сварных конструкций; выполнять рациональный выбор основных и вспомогательных материалов; проводить разработку технических заданий на исследование, конструирование и моделирование технологических систем процесса сварки с учетом конструктивных, металлургических и технологических факторов.Студент должен получить навыки: ведения анализа и разработки современных средств для анализа тепловых процессов в широком диапазоне быстро изменяющихся температур; работы на оборудовании для оценки термических явлений, трещинообразования при сварке, свариваемости; выбора материалов, способов сварки, технологических мероприятий для получения сварных соединений требуемого качества. |
Место дисциплины в образовательной программе 1. Предшествующие дисциплины Математика
Физика
2. Является основой для дисциплин: Контроль качества сварных соединений Методы послесварочной обработки сварных конструкций |
Структура и ключевые понятия дисциплины: Часть 1 – Тепловые процессы при сварке (6 сем.) 1.1. Введение. Основные понятия и определения. Температурное поле. Закон теплопроводности Фурье. Дифференциальное уравнение теплопроводности. Конвективный теплообмен и излучение. Сварочные источники тепла (8 ч) 1.2. Аналитический метод расчетов температур при сварке. Основные допущения и ограничения. Схемы объектов. Классификация источников тепла. Метод наложения. (8 ч) 1.3. Основные характеристики температурного поля при сварке. Основные параметры сварочного термического цикла. Регулирование термического цикла многослойной сварки. Максимальные температуры. Тепловая эффективность процесса проплавления. Нагрев и плавление присадочных материалов. Производительность расплавления. (12 ч.) 1.4. Тепловые процессы для основных способов сварки. Схемы нагрева электрода при ручной и механизированной сварке. Особенности протекания тепловых процессов при электрошлаковой сварке. Нагрев и охлаждение стержней при контактной стыковой сварке. Тепловые процессы при точечной сварке. (4 ч) 1.5. Численные методы решения задач теплопроводности (МКР, МКЭ). Схемы дискретизация тела. Метод тепловых балансов. Учет скрытых теплот превращений и переменных теплофизических свойств материала. Плоские и объемные задачи. Явная и неявная схема решения. (2 ч) Часть 2 – Физические процессы в металлах при сварке (7 сем) 2.1. Введение. Физические процессы в формировании структуры и свойств сварных соединений. Свариваемость материалов. Атомно-кристаллическое строение металлов. Дефекты кристаллической решетки металлов и сплавов. (6 ч). 2.2. Фазовые и структурные превращения в металлах. Виды и особенности превращений при сварке. Термическое и концентрационное переохлаждение. Диффузионная и бездиффузионная кристаллизация. Первичная микроструктура. Схема кристаллизации металла шва. Структурные зоны сварных соединений. Особенности фазовых и структурных превращений различных металлов и сплавов. Охрупчивание, термическое и деформационное старение. Жаростойкость, жаропрочность и высокотемпературная ползучесть. (12 ч) 2.3. Напряженно-деформационное состояние при сварке. Термодеформационный цикл. Напряжения и деформации в металле при сварке. (2 ч) 2.4. Горячие трещины. Технологическая прочность металлов и сплавов при сварке. Методы оценки и повышения сопротивляемости сплавов образованию горячих трещин. (6 ч). 2.5. Холодные трещины. Экспериментальные и расчетные способы оценки сопротивляемости сплавов образованию холодных трещин при сварке. Методы повышения сопротивляемости сталей образованию холодных трещин при сварке. (4 ч). 2.6. Трещины повторного нагрева в процессе высокого отпуска сварных соединений легированных сталей. Методы оценки и повышения сопротивляемости образованию трещин повторного нагрева. Хрупкие и вязкие разрушения металла сварных соединений. Критический коэффициент интенсивности напряжений (4 ч). Часть 3 – Физико-химические и металлургические процессы при сварке (8 сем.) 3.1. Термодинамические методы анализа и прогнозирования физико-химических и металлургических процессов. 3.1.1. Первое начало термодинамики. Второе начало термодинамики. Энтропия. Свободная энергия Гельмгольца и энергия Гиббса. Диаграммы плавкости бинарных систем. (12 ч). 3.1.2. Химические реакции в однородной и неоднородной среде. Обратимые и необратимые реакции. Уравнение скорости реакции I, II порядка. Энергия активации и зависимость скорости реакции от температуры. Кинетический и диффузионный режим процесса. (8 ч). 3.2. Физико-химические и металлургические процессы при сварке плавлением. 3.2.1. Окисление металлов при сварке. Процессы раскисления металла осаждением. Взаимодействие металлов с активными газовыми атмосферами. Восстановительно-окислительные процессы. Металлургия сварки в струе углекислого газа. Металлургия дуговой сварки в водяном паре. Металлургия сварки в вакууме. Металлургические причины образования холодных и горячих трещин (14 ч). 3.2.2. Шлаковые фазы, их физико-химические свойства и назначение. Металлургические процессы при электрошлаковой сварке. Смешанная газошлаковая защита сварочной ванны при сварке сталей покрытыми электродами и порошковыми проволоками. (10 ч). 3.3. Физико-химические и металлургические процессы при пайке. Поверхностные явления при пайке. Флюсы при пайке металлов. Металлургические процессы высокотемпературной пайки. (7 ч). |
