Пелешенко С. І. Фізико-металургійні та термодеформаційні процеси при зварюванні тонкостінних конструкцій із алюмінієвих сплавів з використанням лазерного випромінювання

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0824U001814

Облікова картка дисертації

0824U001814.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 131 - Прикладна механіка

Спеціалізована вчена рада

ДФ 26.002.168; ID 5633

Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Анотація

Дисертація присвячена дослідженню та створенню технологій зварювання виробів космічної промисловості з високоміцних алюмінієвих сплавів із використанням лазерного випромінювання шляхом розрахункового вибору параметрів режимів (щільності потужності, швидкості, розміру і часу існування зварювальної ванни) з подальшою експериментальною перевіркою, визначення впливу режимів та умов ведення процесу на формування напружено-деформованого стану та зміну геометричної форми виробів, розрахунковому прогнозуванню параметрів зварювання берилієвих сплавів. У роботі визначені характерні дефекти зварювання та шляхи їх усунення, створені методика та обладнання для визначення компонент напружено-деформованого стану та неруйнівного контролю виробів, зварених із використанням розроблених технологій, проведене конструювання дослідно-промислового комплексу для реалізації розроблених технологій. Дисертаційна робота складається з п'яти розділів, у яких викладено та обґрунтовано основні результати дисертаційної роботи. У вступі обґрунтовано актуальність обраної теми дослідження, визначені мета та задачі дослідження, приведені методи дослідження, сформульовані наукова новизна та практична цінність отриманих результатів. У першому розділі приведені результати аналізу особливостей зварювання легких сплавів на основі алюмінію і берилію із використанням сучасних зварювальних технологій. Розглянуто особливості використання лазерного випромінювання для зварювання тонкостінних конструкцій із легких сплавів, в тому числі актуальні проблеми при зварюванні тонкостінних конструкцій із легких сплавів, зокрема з неповним проплавленням. На основі проведеного аналізу визначені мета та завдання досліджень. Другий розділ присвячений опису застосованих стандартизованих та розроблених методик проведення дослідження, наведені опис та характеристики обраних матеріалів, технологічного обладнання для проведення експериментів та металографічних досліджень. В третьому розділі дисертаційної роботи приведені результати моделювання з’єднання легких сплавів лазерним зварюванням та лазерно-мікроплазмовим зварюванням, описана методика вибору параметрів режимів зварювання тонкостінних виробів з легких сплавів із ненаскрізним проплавленням із застосуванням лазерного випромінювання, приведені результати експериментальної перевірки використаної методики вибору режимів зварювання та результати металографічних досліджень отриманих зварних з'єднань, а також аналіз характерних дефектів та шляхів їх усунення. Створені методики попереднього розрахункового визначення параметрів режимів зварювання з використанням лазерного випромінювання (лазерного і лазерно-мікроплазмового процесів) та залишкового напружено-деформованого стану виробів космічної промисловості з високоміцних алюмінієвих і берилієвих сплавів. За допомогою експериментальної перевірки розроблених методик на зразках із високоміцних алюмінієвих сплавів визначена величина похибки та обґрунтована прийнятність методик для розв'язуваних завдань. Розрахунковим і дослідним способами визначені ефективні способи мінімізації виникнення характерних дефектів при лазерному зварюванні високоміцних алюмінієвих сплавів із використанням супутнього підігріву металу зварювальної ванни мікроплазмою прямої дії. Проведене математичне прогнозування зварювання берилію та його сплавів за допомогою лазерного випромінювання із перевіркою отриманих результатів за літературними даними. У четвертому розділі приведений опис розробки методики експериментально-розрахункового визначення компонент НДС зварних деталей та створення лабораторного стенду для реалізації методики. Наведені результати розрахункового визначення параметрів залишкового НДС отриманих лазерним та лазерно-мікроплазмовим зварюванням з'єднань із високоміцного алюмінієвого сплаву 7005. У п’ятому розділі представлені результати робіт із практичної реалізації розроблених технологій, в тому числі створення обладнання для отримання і неруйнівного контролю високоточних тонкостінних зварних виробів з алюмінієвих сплавів космічного призначення та розроблення технологічного процесу герметизації високоточних тонкостінних виробів космічної галузі з легких сплавів лазерним зварюванням. Ключові слова: алюмінієві сплави, зварювання, лазер, потужність випромінювання, мікроплазма, погонна енергія, з'єднання, розрахункова методика, моделювання, параметри режимів, мікроструктура, металографічні дослідження, електронна мікроскопія, хімічний склад, пори, мікротріщини, напруження, деформації, переміщення, мікротвердість, дефекти.

Читати повністю

Публікації

Korzhyk V., Khaskin V., Grynyuk A., Peleshenko S., Kvasnytskyi V., Fialko N., Berdnikova О., Illiashenko Ye., Yuhui Yao (2022). Comparison of the features of the formation of joints of aluminum alloy 7075 (Al-Zn-Mg-Cu) by laser, microplasma, and laser-microplasma welding // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, V.1/12 (115). – Р. 38–47.

Коржик В. М., Хаскін В. Ю., Савицький В. В., Клочков І. М., Квасницький В.В., Перепічай А. О., Пелешенко С. І., Гринюк А. А., Альошин A. O., & Шуткевич О. П. (2022). Розрахунково-експериментальна методика визначення зварювальних деформацій та напружень на основі застосування методу цифрової кореляції зображень. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(1(119)), P. 44–52.

Коржик В.М., Хаскін В.Ю., Ілляшенко Є.В., Пелешенко С.І., Гринюк А.А., Бабич О.А., Альошин А.О., Войтенко О.М. (2023). Гібрідне лазерно-плазмове зварювання: ефективність і нові можливості (Огляд) // Автоматичне зварювання, № 12. – С. 24-33.

Пелешенко С.І., Хаскін В.Ю., Коржик В.М., Квасницький В.В., Гринюк А.А., Клочков І.М., Чунлин Дун, Альошин А.О. (2022). Особливості зварювання висококонцентрованими джерелами нагрівання міцних сплавів на основі алюмінію і берилію (Огляд) // Автоматичне зварювання, № 12. – С. 9-19.

Коржик В.М., Хаскін В.Ю., Гринюк А.А., Пелешенко С.І., Yuhui Yao, Григоренко С.Г., Щерецький В.О., Кушнарьова О.С. (2022). Зварювання алюмінієвих сплавів серії 7ххх (Al–Zn–Mg–Cu) ненаскрізними швами випромінюванням волоконного лазера. // Автоматичне зварювання, № 4, С. 19-25.

Коржик В.М., Хаскін В.Ю., Пелешенко С.І., Гринюк А.А., Chunlin Dong, Ілляшенко Є.В., Yuhui Yao. (2022). Вибір параметрів лазерного зварювання тонкостінних виробів із легких сплавів з ненаскрізним проплавленням. // Автоматичне зварювання, № 5, С. 22–32.

Коржик В.М., Хаскін В.Ю., Гринюк А.А., Ілляшенко Є.В., Бернацький А.В., Пелешенко С.І. (2021) Особливості лазерно-плазмового зварювання корозійностійкої сталі AISI 304 з використанням лазера / В.М. Коржик, В.Ю. Хаскін, А.А. Гринюк, Є.В. Ілляшенко, А.В. Бернацький, С.І. Пелешенко // Автоматичне зварювання, № 12, С. 18-26.

Peleshenko S. (2022). Main problems in laser welding of thin-walled structures from aluminum and beryllium alloys (review). Sciences of Europe, 103, P. 78–89.

Peleshenko S., Kvasnytskyi V., Khaskin V., Korzhyk V., Illyashenko Ye., Lepilina K., & Aloshyn A. (2022). Features of physical and metallurgical processes during welding of thin-walled aluminum alloy structures using laser radiation. Danish Scientific Journal, 65, P. 50–59.

Korzhyk V., Kvasnytskyi V., Peleshenko Sv., Khaskin V., Illyashenko Ye., Lepilina K., Aloshyn A., & Aloshyn A. (2022). Development of technological equipment for welding high-precision thin-walled products from aluminum alloys using a laser heating source. Norwegian Journal of Development of the International Science, 95, P. 73–77.

Korzhyk V., Peleshenko S., Kvasnytskyi V., Khaskin V., Illyashenko Ye., Lepilina K., Aloshyn A., Aloshyn A. (2022). Technological processes of welding high precision thin-walled products from aluminum alloys using a laser heating source // International scientific journal "Internauka“, 12, P. 47–53.

Korzhyk V., Khaskin V., Peleshenko S., Shcheretskyi V., Illiashenko Y. (2022). An Approach to Calculate Features of Laser Radiation Absorption in Beryllium and Aluminum Alloys for Smart Welding Processes. In: Arsenyeva, O., Romanova, T., Sukhonos, M., Tsegelnyk, Y. (eds) Smart Technologies in Urban Engineering. STUE 2022. Lecture Notes in Networks and Systems, vol 536. Springer, Cham.

Korzhyk V., Khaskin V., Chunlin Dong, Illyashenko Y., Peleshenko S., Grynyuk А., Yuhui Yao, Al’oshin А., Al’oshin А.А. (2022). Laser welding of thin-sheet stainless steel joints with variable size of gap between cracks. // 3rd ISPC «Scientific Paradigm in the Context of Technologies and Society Development» (July 26-28, 2022; Geneva, Switzerland). No. 118, Р. 292-297.

Korzhyk V., Grynyuk A., Khaskin V., Peleshenko S., Shcheretskiy V., Hos I., Illiashenko Ye., Voitenko O., Konoreva O. (2022). Estimation of influence of duration of current flow at direct and inverse polarity on quality of formation and geometrical parameters of seams // The 6th International scientific and practical conference “Science, innovations and education: problems and prospects” (January 13-15, 2022) CPN Publishing Group, Tokyo, Japan, 705 p. – P. 185-190.

Korzhyk V., Khaskin V., Peleshenko S., Shcheretskyi V., Illiashenko Y. (2022). An Approach to Calculate Features of Laser Radiation Absorption in Beryllium and Aluminum Alloys for Smart Welding Processes // International Conference on Smart Technologies in Urban Engineering (STUE-2022), Kharkiv, Ukraine, June 9-11, 2022.

Korzhyk V., Khaskin V., Peleshenko S., Grynyuk A., Hos I., Ganushchak O., Babych O., Strogonov D. (2021). Overview of some perspective technical solutions on laser brazing with filler wires // The 3rd International scientific and practical conference “Innovations and prospects of world science” (November 4-6, 2021) Perfect Publishing, Vancouver, Canada, 848 p. – Р. 242-253.

Korzhyk V., Khaskin V., Grynyuk A., Shcheretskiy V., Peleshenko S., Ganushchak O., Shevchenko V. (2021). Application of laser welding technologies in the automotive industry (review) // The 5th International scientific and practical conference “Modern scientific research: achievements, innovations and development prospects” (October 24-26, 2021) MDPC Publishing, Berlin, Germany, 686 p. – Р.175-182.

Korzhyk V., Khaskin V., Grynyuk A., Peleshenko S., Illiashenko Ye., Shcheretskiy V., Ganushchak O. (2021). Achievements of the E.O. Paton electric welding institute in the field of welding thin sheet alloys for automotive applications // The 5th International scientific and practical conference “Modern scientific research: achievements, innovations and development prospects” (October 24-26, 2021) MDPC Publishing, Berlin, Germany, 686 p. – Р.167-174.

Коржик В. М., Щерецький В. О., Строгонов Д. В., Пащин М. О., Пелешенко С. І. (2021). Дослідження закономірностей впливу нанорозмірних та ультрадисперсних модифікаторів із металів та тугоплавких сполук на кристалізацію алюмінієвих сплавів для моделювання структури зварних з’єднань в умовах зварювання плавленням // Зварювання та споріднені технології: перспективи розвитку: тези доповідей V Міжнародної науково-технічної конференції, (Краматорськ, 19–20 жовтень 2021 р.), 75c. – C. 40-42.

Korzhyk V., Khaskin V., Grynyuk A., Peleshenko S., Babych O., Illiashenko Ye., Oleinychenko T., Ganushchak O., Popov Ye. (2021). Application of laser recovery surface // The 3rd International scientific and practical conference “Topical issues of modern science, society and education” (October 3-5, 2021) SPC “Sciconf.com.ua”, Kharkiv, Ukraine, 1096 p. – P. 229-232.

Коржик В. М., Хаскін В. Ю., Гринюк А. А., Ілляшенко Є. В., Пелешенко С. І., Квасніцький В. В., Щерецький В. О. (2021). Дослідження процесу лазерного зварювання тонколистових високоміцних алюмінієвих сплавів // Х Міжнародна конференція “Променеві технології в зварюванні і обробці матеріалів” (6-10 вересня 2021 р., м. Одеса). Тези доповідей, 32 c. – С. 18-19.

Korzhyk V., Khaskin V., Grynyuk A., Shcheretskiy V., Oleinychenko T., Babych O., Peleshenko S., Ganushchak O. (2021). Hybrid laser-mig welding of aluminum alloys Al-MgMn, Al-Cu-Mg and Al-Mg-Li systems // The 3rd International scientific and practical conference “Modern directions of scientific research development” (September 1-3, 2021) BoScience Publisher, Chicago, USA, 491 p. – Р. 125-132.

Korzhyk V., Khaskin V., Grynyuk A., Shcheretskiy V., Peleshenko S., Babych O., Ganushchak O. (2021). Hybrid plasma-MIG welding of aluminum alloys AlMg system // The 6th International scientific and practical conference – Results of modern scientific research and development (August 22-24, 2021) Barca Academy Publishing, Madrid, Spain, 517 p. – Р. 120-125.

Krivtsun, V. Korzhyk V., Feng Changgen, Khaskin V., Peleshenko S., Illyashenko E. (2020). Creation of scientific foundations and development of hybrid welding processes with the use of laser radiation // Proceedings of Papers From the 394th Young Scientists Forum of China Association for Science and Technology “Application and Innovation of Modern Welding Technology”, October 20-21, Hangzhou, China. – P. 340-355.

Changgen Feng, Korzhyk V., Grinyuk A., Peleshenko S., Klochkov I., Voitenko O. (2020). Development of a robotic complex for hybrid plasma-arc welding structures from high-strength steels and aluminium alloys // Proceedings of Papers From the 394th Young Scientists Forum of China Association for Science and Technology “Application and Innovation of Modern Welding Technology”, 2021, October 20-21, Hangzhou, China. – P. 355-373.

Спосіб лазерно-дугового зварювання металевих деталей підвищених товщин: пат. 122817 Україна; В23К 26/348; В23К 26/046 / Коржик В. М., Хаскін В. Ю., Шевченко В. Ю., Бабич О. А., Войтенко О. М., Пелешенко С. І., Гос І. Д. – № а 201810556; заявл. 26.10.2018; опубл. 06.01.2021, Бюл. №1. – 11 с.

Спосіб гібридного лазерно-плазмового різання і зварювання: пат. 121907 Україна; В23К9/067; В23К 26/348; В23К 35/02 / Коржик В. М., Хаскін В. Ю., Бабич О. А., Пелешенко С. І., Войтенко О. М., Ткачук В. І. – № а 201805898; заявл. 29.05.2018; опубл. 10.08.2020, Бюл. №15. – 12 с.

Спосіб багатопрохідного лазерно-дугового зварювання: пат. 139275 Україна; B23K 9/167; B23K 26/00 / Коржик В. М., Хаскін В. Ю., Пелешенко С.І., Ілляшенко Є. В. – № u 201906901; заявл. 20.06.2019; опубл. 26.12.2019, Бюл. №24. – 7 с.

Method of hybrid laser-microplasma welding: Pat: ZL 201610092501.6. Chinese. / Khaskin V., Korzhyk V., Detao Сai, Krivtsun I., Peleshenko S., Shanguohan, Ziyiluo, Xinxinwang. 03.08.2019.

Пристрій для лазерного зварювання металевих деталей підвищених товщин, що нещільно прилягають: пат. 120131 Україна; B23K 26/04; B23K 26/082; B23K 26/24; B23K 26/14 / Коржик В. М., Хаскін В. Ю., Шевченко В. Є., Пелешенко С. І., Войтенко О. М. – № a 201713004; заявл. 28.12.2017; опубл. 10.10.2019, Бюл. №19. – 13 с.

Спосіб лазерного зварювання металевих деталей підвищених товщин: пат. 120122 Україна; B23K 26/04; B23K 26/24 / Коржик В. М., Хаскін В. Ю., Шевченко В. Є., Пелешенко С. І. – № a 201711377; заявл. 20.11.2017; опубл. 10.10.2019, Бюл. №19. – 9 с.

Спосіб зварювання кореневого шва із скануванням: пат. 118455 Україна: В23К 9/022; В23К 26/082; В23К 10/02 / Крівцун І. В., Коржик В. М., Хаскін В. Ю., Гринюк А. А., Пелешенко С. І., Шевченко В. Є. Ткачук В. І., Бабич О. А. – № a 201604206; заявл. 18.04.2016; опубл. 15.01.2019, Бюл. №2. – 8 с.

Способ гибридной лазерно-микроплазменной сварки: пат. ZL201610092501.6 КНР / Khaskin V., Detao Cai, Korzhyk V, Krivtsun I., Peleshenko S., Shanguo Han, Ziyi Luo, Xinxin Wang. 2018.03.08.

Читати повністю

Схожі дисертації

0824U002078

Приходько Вадим Олександрович

Технологічне забезпечення шорсткості поверхні нержавіючої сталі короткоімпульсним лазерним випромінюванням

0824U001829

Заставський Костянтин Олегович

Формування інструментального середовища при магнітно абразивному обробленні в великих магнітних зазорах

0824U001807

Бурбурська Світлана Валеріївна

Технологічне забезпечення виготовлення індивідуальних деталей ендопротезів на базі адитивних технологій

0824U001804

Сікайло Максим Олександрович

Усунення вібрацій при кінцевому фрезеруванні на верстатах з ЧПК

0824U001780

Лагодзінський Іван Миколайович

Адитивне дугове наплавлення просторових виробів присадними дротами зі сталей та сплавів