Non-destructive testing of an aluminum alloy welded joint based on a mathematical model of the thermal welding process and computer microtomography

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Strength control of welded joints is used in many industries. X-ray microtomography as a method of non-destructive testing allows not only to detect the presence of defects, but also to classify them and assess the size of cracks and non-crack-like defects (pores). This article discusses the non-destructive testing of welded joints of aluminum alloy 6061 T6 using computer micrototomography and a mathematical model of the thermal welding process implemented in ANSYS Workbench. Experimental results of the X-ray microtomograph are presented, and the size of defects in this sample is estimated. The mathematical model allowed us to obtain the thermal histories at which the faults were formed.

Авторлар туралы

V. Syryamkin

Tomsk State University

Email: svi_tsu@mail.ru
Tomsk, Russia

M. Khilchuk

Tomsk State University

Email: ma6a70@gmail.ru
Tomsk, Russia

C. Klestov

Tomsk State University

Email: klestov_simon@mail.ru
Tomsk, Russia

Әдебиет тізімі

  1. Хейдари М.А., Пантелеенко А.Ф. Математическое моделирование сварочных деформаций в тонких пластинах // Наука и техника. 2011. № 5. С. 18-25.
  2. Передельский В.А., Харченко В.Я., Черногоров А.Л., Тихонов С.В. О выявлении трещиноподобных дефектов сварки существующими методами контроля качества // Передовые инженерные исследования. 2021. Т. 21. №. 1. С. 89-95.
  3. Муравьев С.В., Погадаева Е.Ю. Автоматизированное распознавание дефектов сварных соединений при визуальном контроле с использованием геометрических признаков // Дефектоскопия. 2020. № 3. С. 49-57.
  4. Trieb K., Glinz J., Reiter M., Kastner J., Senck S. Non-destructive testing of ceramic knee implants using micro-computed tomography // The Journal of Arthroplasty. 2019. V. 34. № 9. С. 2111-2117.
  5. Syryamkin V.I., Klestov S.A., Suntsov S.B. Digital X-ray Tomography / 2nd edition. London: Red Square Scientific, Ltd., 2020. 200 p. ISBN 978-0-9928299-9-5.
  6. de Mendonça Filho F. F., Copuroglu O., Schlangen E., Šavija B. Determination of loss of reinforcement due to corrosion through X-ray computer micro-tomography // Materials. 2021. V. 14. No. 4. P. 893.
  7. Сырямкин В.И., Клестов С.А., Сунцов С.Б. Патент № 2745304 C1 Российская Федерация, МПК G01N 23/04. Способ рентгеновской томографии и устройство для его осуществления. № 2020133674. Заявл. 14.10.2020. Опубл. 23.03.2021. Заявитель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет".
  8. Бехтин Ю.С., Клестов С.А., Куцов М.С., Сырямкин В.И., Титов Д.В. Теоретические основы цифровой обработки изображений в встраиваемых системах технического зрения. Томск: STT, 2016. 406 с. ISBN 978-5-93629-577-5.
  9. Hanke R., Fuchs T., Uhlmann N. X-ray based methods for non-destructive testing and material characterization // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 2008. V. 591. No. 1. P. 14-18.
  10. De Samber B., Renders J., Elberfeld T., Maris Y., Sanctorum J., Six N., Liang Z., De Beenhouwer J., Sijbers J. FleXCT: a flexible X-ray CT scanner with 10 degrees of freedom // Optics Express. 2021. V. 29. No. 3. P. 3438-3457.
  11. Сырямкин В.И. Цифровой рентгеновский 3D-микротомограф для диагностики материалов и элементов радиоэлектронной аппаратуры // Дефектоскопия. 2016. № 9. С. 29-38.
  12. Shaloo M., Schnall M., Klein T., Huber N., Reitinger B. A. Review of Non-Destructive Testing (NDT) Techniques for Defect Detection: Application to Fusion Welding and Future Wire Arc Additive Manufacturing Processes // Materials. 2022. V. 15. No. 10. P. 3697.
  13. Marusina M. Ya., Kaznacheeva A. O. Modern methods of tomography. Textbook. St. Petersburg: St. Petersburg State University of Information Technologies, Mechanics and Optics Press, 2006. 132 p.
  14. Livieri P., Tovo R. Actual weld profile fatigue performance by digital prototyping of defected and undefected joints // Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. 2022. V. 45. No. 11. P. 3436-3446.
  15. Foorginejad A., Azargoman M., Mollayi N., Taheri M. Modeling of weld bead geometry using adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) in additive manufacturing // Journal of Applied and Computational Mechanics. 2020. V. 6. No. 1. P. 160-170.
  16. Bandi B., Dinda S. K., Kar J., Roy G. G, Srirangam P. Effect of weld parameters on porosity formation in electron beam welded Zircaloy-4 joints: X-ray tomography study // Vacuum. 2018. V. 158. P. 172-179.
  17. Galos J., Ghaffari B., Hetrick E. T., Jones M. H., Benoit M. J., Wood T., Sanders P.G., Easton M. A., Mouritz A. P. Novel non-destructive technique for detecting the weld fusion zone using a filler wire of high x-ray contrast // NDT & E International. 2021. V. 124. P. 102537.
  18. Han S. C., Park H. M., Uhm S. H., Choi D. Y., Jeong H. C., Kim Y. J., Jun T. S. Evaluation of liquid metal embrittlement crack in resistance spot welds under intensive welding condition using industrial X-ray computed tomography and machine learning // Welding in the World. 2021. V. 65. No. 10. P. 1887-1897.
  19. Бвеупе А.С., Каонде Б.М. Дефекты сварных соединений / Международный студенческий строительный форум-2017. 2017. С. 32-38.
  20. Стакян М.Г., Пирумян Н.В., Мартиросян А.В. Классификация повреждений и воздействующих факторов для разработки оптимальных расчетных схем сварных швов газопроводов // Вестник Национального политехнического университета Армении. Механика, машиноведение, машиностроение. 2021. № 2. С. 52-62. doi: 10.53297/18293387-2021.2-52
  21. Шнеерсон В.Я. Классификации периодических структур сварных швов, образованных при сварке металлов плавлением // Электронно-лучевая сварка и смежные технологии. 2020. С. 169-192.
  22. Назаров Р.М., Гизатуллин З.М. Обзор методов анализа дефектов сварных швов на рентгенографических изображениях / Юность и знания-гарантия успеха-2020. 2020. С. 223-227.
  23. Hesse A.C., Nitschke-Pagel T., Dilger K. On the effect of weld defects on the fatigue strength of beam welded butt joints // Procedia Structural Integrity. 2018. V. 13. P. 2053-2058.
  24. Gosavi P.D., Sarkar K.K., Khunte S.K., Pawar V.R., Basu B. Microstructure and mechanical properties correlation of weld joints of a high strength naval grade steel // Procedia Structural Integrity. 2019. V. 14. P. 304-313.
  25. Кархин В.А., Хомич П.Н., Иванов С.Ю. Модели источников теплоты для прогнозирования тепловых полей при сварке плавлением // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2010. № 4-1. С. 241-254.
  26. Milyardi I., Baskoro A.S. Effect of current and speed on porosity in autogenous Tungsten Inert Gas (TIG) welding of aluminum alloys A1100 butt joint // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. V. 348. No. 1. P. 012021.
  27. Сливинский А.А., Препияло А.А., Бондаренко В.Л., Слюта В.П. Расчетно-экспериментальный анализ тепловых процессов сварки. 2014. № 1 (66). С. 76-83.
  28. Matuszewski M. Modeling of 3D temperature field in butt welded joint of 6060 alloy sheets using the ANSYS program // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. V. 659. No. 1. P. 012034.
  29. Capriccioli A., Frosi P. Multipurpose ANSYS FE procedure for welding processes simulation // Fusion engineering and Design. 2009. V. 84. No. 2-6. P. 546-553.
  30. Samad Z., Nor N.M., Fauzi E.R.I. Thermo-Mechanical Simulation of Temperature Distribution and Prediction of Heat-Affected Zone Size in MIG Welding Process on Aluminium Alloy EN AW 6082-T6 // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. V. 530. No. 1. P. 012016.
  31. Deng D., Murakawa H. Prediction of welding distortion and residual stress in a thin plate butt-welded joint // Computational Materials Science. 2008. V. 43. No. 2. P. 353-365.
  32. Пантелеенко Ф.И., Шумов О.В. Повышение прочности сварных соединений при дуговой сварке // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия В. Промышленность. Прикладные науки. 2017. № 11. С. 34-37.
  33. Bajpai T., Gupta P. K., Malik A. Thermomechanical Analysis of Pulsed Laser Welded Thin Aluminium Alloy Sheets // Optimization of Industrial Systems. 2022. P. 439-446.
  34. Braun R., Donne C.D., Staniek G. Laser beam welding and friction stir welding of 6013-T6 aluminium alloy sheet // Materialwissenschaft und Werkstofftechnik: Materials Science and Engineering Technology. 2000. Т. 31. № 12. С. 1017-1026.
  35. Goyal A., Kapoor H., Jayahari L., Saxena K. Experimental investigation to analyze the mechanical and microstructure properties of 310 SS performed by TIG welding // Advances in Materials Science and Engineering. 2022. V. 2022.
  36. Syryamkin V.I., Klestov S.A., Suntsov S.B. Desing of 3D X-ray Microtomograph Based on Its Digital Twin // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2022. V. 58. No. 11. P. 1041-1049. [Сырямкин В.И., Клестов С.А., Сунцов С.Б. Проектирование рентгеновского 3D-микротомографа на основе его "цифрового двойника" // Дефектоскопия. 2022. № 11. С. 56-65.]
  37. Martinussen M. Numerical modelling and model reduction of heat flow in robotic welding. Norwegian University of Science and Technology-Department of Engineering Cybernetics. Trondheim. Norway 11.3. Electronic sources Volvo Group.
  38. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015618555. Российская Федерация. САПР 3D РМТ. Программное обеспечение системы автоматизированного проектирования рентгеновских 3D микротомографов: № 2015615595: заявл. 25.06.2015: опубл. 12.08.2015 / С. С. Баус, В. И. Сырямкин, С. А. Клестов; заявитель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет".

© Russian Academy of Sciences, 2023

Осы сайт cookie-файлдарды пайдаланады

Біздің сайтты пайдалануды жалғастыра отырып, сіз сайттың дұрыс жұмыс істеуін қамтамасыз ететін cookie файлдарын өңдеуге келісім бересіз.< / br>< / br>cookie файлдары туралы< / a>