The finite element model for electron beam soldering of carbide cutting elements to a mandrel
More details
Hide details
Publication date: 2021-02-12
Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej seria Budownictwo 2020;26(1):44-55
KEYWORDS
ABSTRACT
Generalized finite-element models for the electron-beam treatment of the surface of materials with significantly
different thermophysical properties have been created, allowing the calculation and optimization of
process conditions. For products of different geometries, taking into account the thermodynamics of the
process and the temperature dependences of the properties of materials, controlling the electron beam
geometry and the process cycloramas, the ranges of energy parameters of electron beam processing have
been optimized.
Finite-element modeling of surface heating during electron-beam processing was carried out for a flatshaped
part by a stationary source with scanning, as well as when exposed to linear beam movement without
scanning. To optimize electron beam reflow during soldering, a thermodynamic finite-element model is
proposed that takes into account the geometric features of the cutter inserts and the thermophysical properties
of their constituent materials. It is shown that taking into account the temperature dependence of the
thermophysical properties of the materials makes it possible to realize electron beam processing schemes
with a shorter duration of exposure to a beam of greater power.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Russian
Конечно-элементная модель электронно-лучевой пайки твердосплавных режущих элементов к оправке
конечно-элементная модель, электронно-лучевая обработка, твердосплавный инструмент
Созданы обобщенные конечно-элементные (КЭ) модели электронно-лучевой обработки (ЭЛО)
поверхностей для материалов с существенно отличающимися теплофизическими свойствами,
позволяющие производить расчет и оптимизацию режимов процесса. Для изделий разной геометрии,
учитывая термодинамику процесса и температурные зависимости свойств материалов, управляя
геометрией электронного пучка и циклограммой процесса, оптимизированы диапазоны энергети-
ческих параметров ЭЛО.
КЭ моделирование нагрева поверхности при ЭЛО проведено для детали плоской формы стационар-
ным источником со сканирующей разверткой, а также при воздействии в режиме линейного пере-
мещения луча без сканирующей развертки. Для оптимизации электронно-лучевого оплавления
при пайке предложена термодинамическая КЭ модель, учитывающая геометрические особенности
резцовых вставок и теплофизические свойства составляющих их материалов. Показано, что учет
температурной зависимости теплофизических свойств материалов позволяет реализовывать схемы
ЭЛО с меньшей продолжительностью воздействия пучка большей мощности.