Интересные явления обнаружены после интерпретации термограмм, полученных с помощью тепловизора в Юрге.

Дата публикации: 16/10/2009
Категория: Новости лазерных технологий
Версия для печати

Картина температурных полей отражает структурные превращения в материалах при их сварке. Большинство сварочных процессов предусматривает нагрев соединяемых деталей.

В этом случае условия нагрева и охлаждения влияют на качество сварного соединения. Характер протекания тепловых процессов определяет направление и полноту протекания металлургических процессов в сварочной ванне, условия формирования структуры металла шва и зоны термического влияния, эксплуатационные свойства сварных соединений. Явления тепло- и массопереноса влияют на структурные превращения сталей при сварке во время нагрева и охлаждения изделий.

В теории сварочных процессов, описываемой отечественными и зарубежными исследователями, значительная роль отводится вопросам определения температурных полей и скоростей охлаждения сталей. Однако в этих работах не учитывают такие факторы, как теплообмен с окружающей средой, способ сварки. Расчеты часто содержат сложные функциональные зависимости. Это влечет за собой увеличение времени выполнения расчета, привлечение развитого математического аппарата и вычислительной техники.

Наиболее точно и адекватно характер тепловых процессов можно описать по результатам экспериментальных исследований распределения температурных полей. Тепловизионная аппаратура позволяет получить такие данные. В результате проведения эксперимента в Юргинском технологическом институте Томского политехнического университета получили изображения температурных полей (термограмм) процесса нагрева и охлаждения свариваемого изделия.

На полученных термограммах отчетливо видна картина изменения температурных полей свариваемого изделия. Однако определить координаты точек, соответствующие конкретной изотерме, по полученным изображениям трудно. Причина кроется в том, что тепловизионная съемка процесса сварки проводилась под углом к оси шва и под углом к плоскости свариваемых пластин.

Для получения фронтальной картины температурных полей, пригодной для дальнейшего исследования, полученные данные были обработаны с помощью приложения ThermaCAM Researcher и системы МАТLАВ. Для получения координат точек изотермы, относительно реальных размеров свариваемых пластин были проведены необходимые преобразования. В преобразованной системе координат находят координаты точек изотермы с последующим определением размеров путем умножения полученных координат на масштабирующие коэффициенты для введенных осей. Масштабирующие коэффициенты вычисляются исходя из размеров осей в пикселах на изображении и натуральных размеров свариваемых пластин.

Данный алгоритм поиска координат был реализован в математическом пакете МАТLАВ в виде набора m-файлов. Для расчета температурных полей на поверхности пластины по известным формулам была разработана компьютерная программа. Анализ температурных полей, полученных экспериментальным и расчетным путем, показал, что расчетные температурные поля сильно упрощают реальную картину.

Чинахов Д. и Давыдов А. отмечают, что расчетные и экспериментальные значения термограмм совпадают в диапазоне от 1600 до 1100°С только по ширине сварного шва. Экспериментальные изотермы по сравнению с расчетными значениями имеют более вытянутую форму вдоль сварного шва. А на краю, удаленном от источника нагрева, появляется раздвоение. Эти явления требуют дополнительного изучения и объяснения.

Источник: «ФОТОНИКА», 2009, №4, с.30-31, www.electronics.ru

Статьи по теме: