Ключові слова
electromagnetic field
mathematical model
electromagnetic inductor
weld treatment імпульсний струм
електромагнітне поле
математична модель
електромагнітний індуктор
обробка зварних швів
Як цитувати
Анотація
Залишкові напруження розтягу, що є у зварних з’єднаннях, негативно впливають на втомну міцність, корозійну стійкість та точність геометричних параметрів металевих конструкцій. Обробка імпульсним електромагнітним полем дає змогу оптимізувати напружений стан та структуру металу зварного з’єднання. Це сприяє підвищенню надійності та довговічності конструкцій і, як наслідок, подовженню їх експлуатаційного ресурсу. Метою роботи є встановлення за допомогою математичного моделювання розподілу електромагнітного поля і магнітних сил в об’ємі зварного шва у пластині зі сплаву алюмінію з ізотропними параметрами під час його оброблення магнітним полем індуктора з імпульсним струмом. Розроблено тривимірну математичну модель індукційної системи для розрахунку рівняння електромагнітного поля. Виконано розрахунок імпульсного струму в провідниках обмотки індуктора разом з електромагнітним полем всієї індукційної системи, використовуючи рівняння електричного кола за другим законом Кірхгофа та рівняння електромагнітного поля на основі системи рівнянь Максвелла. Проведено порівняння магнітних сил, напруженості поля та густини вихрових струмів у області зварного шва для пластин товщиною 6 мм і 3 мм. Пластина товщиною 6 мм може бути інтерпретована як дві пластини по 3 мм, одна з яких має зварний шов, а інша виконує роль екрану, що дало можливість дослідити вплив такого екранування на розподіл сил і струмів. Виконано дослідження векторних величин напруженості поля, густини струму та магнітних сил в об'ємі ділянки зварного шва, яка піддається обробці, залежно від часу. На базі розробленої методики проведено експериментальні дослідження впливу магніто-імпульсного оброблення на залишкові зварювальні напруження і структуру металу зварних з’єднань із алюмінієвого сплаву АМг6. Доведено, що обробка металу шва в процесі або після зварювання сприяє зниженню залишкових напружень розтягу та диспергуванню структури металу зварного шва. Бібіл. 16, рис. 11, табл. 2.
Посилання
1. Lobanov L.M., Pashchyn M.O., Mikhodui O.L., Sydorenko Yu.M., Ustymenko P.R. Stress-Strain State of Welded Joints of AMg6 Alloy after Electrodynamic Treatment During Welding. Strength of Materials. 2022. Vol. 54. Pp. 983–996. DOI: https://doi.org/10.1007/s11223-023-00474-y.
2. Kuznetsov N.N. Influence of electro- and magneto-pulse action on the workpiece. Obrabotka materialov davleniem. 2010. No 3(24). Pp. 126–129. URL: http://www.dgma.donetsk.ua/science_public/omd/3(24)-2010/nomer.html (accessed at 25.07.2025). (Rus)
3. Vasiliev M.A. Features of plastic deformation of metals and alloys in a magnetic field. Review. Uspekhi fiziki metallov. 2007. Vol. 8. Vyp. 1. Pp. 65–105. URL: https://ufm.imp.kiev.ua/ru/abstract/v08/i01/065.html (accessed at 25.07.2025). (Rus)
4. Andrea D., Burleta T., Körkemeyerb F., Gersteinb G., Gibsona J.S.K.-L., Sandlöbes-Hauta S., Korte-Kerzel S. Investigation of the electroplastic effect using nanoindentation. Materials & Design. 2019. Vol. 183. Pp. 1–10. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2019.108153.
5. Troitsky A., Stashenko V.I. Advantages of drawing and rolling metals with pulse current. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Fifth interdisciplinary scientific forum with international participation New materials and promising technologies. Moscow, Russia, 30 October – 1 November 2019. Vol. 848. Pp. 1–8. DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/848/1/012084.
6. Hendeniya N., Abeygunawardena G.A., De Silva I., Wickramasinghe S. The tensile electroplasticity of low carbon steel with low amplitude pulse current. Moratuwa Engineering Research Conference (MERCon), Moratuwa, Sri Lanka, 28-30 July 2020. Pp. 165–169. DOI: https://doi.org/10.1109/MERCon50084.2020.9185238.
7. Baranov Yu.V., Troitskiy O.A., Avraamov Yu.S., Shlyapin A.D. Physical foundations of electropulse and electroplastic processing and new materials. Moskva: MGIU, 2001. 844 p. (Rus)
8. Liang L., Pang S., Shao X., Wang C., Jiang P., Chen X. Weak Magnetic-Assisted Thermal Stress Field Reduction Effect in Laser Welding. Metallurgical and Materials Transactions A. 2018. Vol. 49. Pp. 198–209. DOI: https://doi.org/10.1007/s11661-017-4408-z.
9. Bao W., Chu X., Lin S., Gao J. Electro-plastic effect on tensile deformation behaviour and microstructural mechanism of AZ31B alloy. Materials Science and Technology. 2017. Vol. 33. No 7. Pp. 836–845. DOI: https://doi.org/10.1080/02670836.2016.1242272.
10. Vakulenko I.A., Nadezhdin Y.L., Sokirko V.A., Volchok I.P., Mitiaev A.A. Electric pulse treatment of welded joint of aluminum alloy. Science and Transport Progress. 2013. Vol. 4. No 46. Pp. 73–82. DOI: https://doi.org/10.15802/stp2013/16584.
11. Lobanov L.M., Pashchyn M.O., Mikhodui O.L., Cherkashyn O.V., Solomiichuk T.G., Shl'ons'kyi P.S., Kondratenko I.P. Pulsed Electromagnetic Field Effect on Residual Stresses and Strains of Welded Joints of AMg6 Aluminum Alloy. Strength of Materials. 2021. Vol. 53. No 6. Pp. 834–841. DOI: https://doi.org/10.1007/s11223-022-00350-1.
12. Lobanov L.M., Pashсhin N.A., Mikhodui O.L. Influence of the loading conditions on the deformation resistance of AMg6 alloy during electrodynamic treatment. Strength of Materials. 2012. Vol. 44. Pp. 472–479. DOI: https://doi.org/10.1007/s11223-012-9401-6.
13. Kanada T., Kido Y., Kutsukake A., Ikeda T., Enokizono M. Magnetic properties of soft magnetic materials under tensile and compressive stress. Przegląd Elektrotechniczny. 2011. R. 87. No 9b. Pp. 93–96. URL: https://archiwum.pe.org.pl/articles/2011/9b/22.pdf (accessed at 06.11.2025)
14. Ansys Inc. Ansys Electronics Desktop (AEDT). URL: https://www.ansys.com/products/electronics (accessed at 25.07.2025)
15. Davidson P. An Introduction to Magnetohydrodynamics. Cambridge: Cambridge University Press, 2001. 431 p.
16. Tamm I.E. Fundamentals of the theory of electricity: textbook. Moskva: Fizmatlit, 2003. 616 p. (Rus)
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Авторське право (c) 2026 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА