Modelowanie metodą elementów skończonych krzepnięcia spoiny
Finansowany przez UE projekt WELDMECS (Welding metallurgy and cracking in superalloys) miał za zadanie określenie kryteriów pękania na gorąco superstopów. Posłużą do stworzenia modelu elementów skończonych (FE) na potrzeby produkcji samolotów. Pęknięcia występują podczas krzepnięcia z powodu różnych temperatur topnienia materiałów i zanieczyszczeń występujących w stopie. Uczestnicy projektu WELDMECS opracowali model umożliwiający termomechaniczne symulacje ryzyka pęknięcia. W modelu uwzględniono wyniki szeroko zakrojonych badań spawalności, wykorzystujących nowo wprowadzone wyposażenie Varestraint. Korzystając z urządzenia Varestraint, naukowcy przebadali mikrostrukturę materiałów. Podczas badań przyłożyli naprężenie (siłę zginającą) równolegle do położenia spawu na próbce. Zaobserwowany zakres pękania przyjęto jako wskaźnik wrażliwości na pękanie na gorąco. Do określenia kryteriów pękania na gorąco wykorzystano również badanie Gleeble'a, inną powszechnie stosowaną metodę. Przed testem Gleeble'a próbki poddano obróbce cieplnej w strefie wpływu. Następnie przebadano je w trzech różnych temperaturach: poniżej, powyżej i dokładnie w temperaturze utraty plastyczności. Naukowcy wywnioskowali, że istnieje zakres temperatur powyżej temperatury krzepnięcia, w którym materiały są niezwykle wrażliwe na odkształcenie plastyczne. Model FE bierze to pod uwagę, konwertując dostępne informacje na wskaźnik ryzyka powstawania pęknięć na gorąco. Wynikiem projektu WELDMECS są modele FE symulujące dwa z najpowszechniej stosowanych testów eksperymentalnych w celu oceny skutków podgrzewania i kształtowania. Zminimalizuje to potrzebę szeroko zakrojonych badań oraz czas i koszt identyfikacji właściwych warunków produkcji elementów silników samolotowych.
Słowa kluczowe
Modelowanie metodą elementów skończonych, spawanie, silnik samolotowy, WELDMECS, pękanie na gorąco
