Физическое моделирование формирования структуры и свойств опытных сталей

Проблемы повышения качества, уровня механических и эксплуатационных свойств металлов не теряют своей актуальности, а зачастую приобретают особую значимость, как, например, в случае со строительством новых магистральных нефте- и газопроводов высокого давления для работы в условиях Крайнего Севера или Дальнего Востока. Научно-техническая цепочка, необходимая для разработки новых и корректировки существующих технологий изготовления материалов с высоким уровнем свойств, сложившаяся в наиболее технически развитых странах, по мнению авторитетного специалиста, профессора Питтсбургского университета А. ДеАрдо (Пеннсильвания США), сводится к следующей последовательности: физическое моделирование формирования структуры и свойств опытных сталей → эксперимент на лабораторном оборудовании при соблюдении условий подобия лабораторного и промышленного эксперимента → опытная проверка реализации новой технологии на промышленном оборудовании → корректировка технологии и создание условий для математического моделирования вновь разработанных технологий. По словам ДеАрдо, за последние годы не было ни одного провала новых технологий, разработанных по этой проектно-ориентированной схеме.

Особое место в разработках отводится начальному этапу – физическому моделированию. Для его реализации разрабатывается и совершенствуются специализированные испытательные комплексы.
В рамках реализации проекта «Инновационный ВУЗ» в Санкт – Петербургском государственном политехническом университете был приобретен такой комплекс – Gleeble System 3800 – новейшая разработка фирмы Dynamic Systems, Inc., США (www.gleeble.com) в самой полной комплектации.




Комплекс Gleeble System 3800 предназначен для исследования свойств металлов и сплавов и позволяет моделировать большинство металлургических процессов, например, таких как:

  • Непрерывное литье
  • Обработка а полутвердом состоянии
  • Горячая прокатка
  • Ковка
  • Экструзия
  • Сварочные циклы
  • Стыковая сварка
  • Диффузионная сварка
  • Непрерывный отжиг проката
  • Термическая обработка
  • Порошковая металлургия / спекание
  • Синтез новых материалов

Комплекс Gleeble System 3800 выполнен по модульной схеме, что позволяет максимально гибко менять его конфигурацию в зависимости от нужд исседователя. Кроме того, конструкция Комплекса является достаточно «открытой» и допускает использование различных дополнительных устройств в процессе обработки материалов.



Для реализации различных схем деформирования в комплексе предусмотрено до четырех сменных блоков. Все они имеют одинаковые принципы работы и отличаются лишь исполнительным механизмом. Важно отметить, что конструкции всех модулей разработаны с обеспечением следующих основных принципов:



Данный модуль является самым широко функциональным и позволяет моделировать все процессы сварки вплоть до лазерной и электроннолучевой. Он позволяет моделировать процессы плавления и кристаллизации, воспроизводить ударные тепловые воздействия, выполнять опыты на растяжение и сжатие при повышенных температурах, выполнять дилатометрические исследования, реализовывать режимы термической обработки в широком диапазоне параметров.

Модуль Pocket Jaw обладает следующими техническими характеристиками:

  • Максимальная скорость нагрева – не менее 10000°С/с;
  • Максимальная скорость охлаждения – до 10000°С/с;
  • Скорость передвижения подвижной траверсы – до 2,5 м/с;
  • Усилие сжатия – до 200 кН;
  • Усилие растяжение – до 10 кН;
  • Максимальная температура — 1750°С;
  • Контроль деформации по двум направления;
  • Контроль температуры по четырем направлениям.

Пример моделирования процесса лазерной сварки.




При лазерной сварке, скорость нагрева может достигать 10 00С/с. Вследствие этого, зона термического влияния (ЗТВ) шва столь мала, что время охлаждения с 800 С до 500 С может быть менее 1 секунды.



При работе на модуле применяются образцы различной конфигурации. Конкретная конфигурация образца определяется целью эксперимента. Компанией разработчиком оборудования разработаны методики проведения большинства применяемых тестов и выработаны рекомендации по конфигурации образцов. Однако, в зависимости от цели эксперимента, опыта экспериментатора и технических возможностей изготовления образцов возможно применение образцов произвольной конфигурации.



Модуль Pocket Jaw (растяжение/сжатие)

  • Нагрев образца осуществляется прямым пропусканием тока. Контроль температуры осуществляется контактными; термопарами или лазерным пирометром. Имеется возможность контроля температуры по четырем каналам;
  • Обработка образцов осуществляется в вакууме (до 10-5 мм. рт. ст.), в защитном газе или на воздухе);
  • Все параметры работы установки и обработки материалов фиксируются в промышленном компьютере с частотой до 50 000 Гц

Мы откpыты для долгоcpочных взаимовыгодных отношений c клиентами, дилеpами и паpтнёpами! Компания «ЭTА» серийно изготавливает cиловые однофазные и тpехфазные cухие тpанcфоpматоpы TП, разделительные трансформаторы ТР, cваpочные иcточники питания (тpанcфоpматоpы) ТДМ, одно- и многопостовые выпpямители, cовpеменные трансформаторные станции для электpопpогpева бетона СПБ, системы очистки сточных вод , устройства заряда аккумуляторов. Также компания принимает заказы на разработку, проектирование и изготовление различных электротехнологических устройств с нестандартными характеристиками рабочим напряжением до 1000В.