Материал: Сварка и свариваемые материалы. Свариваемость материалов
Для схем ы плоского слоя температуру определяют по фор муле
12И>
где т — коэффициент, учитывающий отражение тепла от по верхностей слоя, определяется по номограмме (рис. 2 .1 ).
Номограмма приведена
для расчета температуры |
в |
т |
точках поверхностей z = 0 |
и |
|
2 = 6 . |
|
|
Температуру точек бес конечного стержня сечени ем F от подвижного пло ского источника теплоты мощностью Я, перемещаю щегося вдоль стержня со скоростью о, определяют по формуле
г = . |
я |
exp X |
c p vF |
|
|
( vx |
P |*I . / , |
■ *ba ^ |
(2. 12)
г/
г,о |
|
is |
\г а |
\ |
|
(ЭиД |
о |
VgKJte* |
|
1,0
0 ,5
где x — расстояние |
от |
дви |
|
|
|
|
|
||
жущегося |
источника |
до |
|
|
|
|
|
||
точки, |
в которой определя |
О |
1 |
г |
з |
4 r/F |
|||
ется |
температура. |
Начало |
|
|
|
|
|
||
координат |
перемещается |
Рис. 2.1. Номограмма |
для |
определения ко |
|||||
вместе |
с |
источником |
теп |
|
|
эффициента т [2] |
|||
|
|
|
|
|
|||||
лоты.
Коэффициент поверхностной температуроотдачи с боковой поверхности стержня
6 = - ар |
(2.13) |
cpF |
|
где р — периметр сечения стержня. |
и (2.12) определяется |
По формулам (2.8), (2.10), (2.11) |
температура Тпр точек установившегося поля предельного со
стояния. |
поля в стадии тепло- |
Температуру T(t) точки подвижного |
|
насыщения рассчитывают по формуле |
|
r ( 0 = Y ( / ) r np. |
(2.14) |
где Ч ^ ) — коэффициент теплонасыщения, определяемый по
Выравнивание температуры после прекращения в момент времени t0 действия источника нагрева описывают наложением двух процессов: теплонасыщения Гист ( 0 от ус ловно продолжающего
действовать источника и теплонаеьндения T&t(t—
—to) от равного ему по мощности фиктивного стока теплоты q, начав шего действовать в мо мент to-
Для времени t> t0 в стадии выравнивания
Т(П = ТЦст(()-Т сг
(2.15)
Для автоматической сварки пластины с пол ным (или близким к пол ному) проплавлением ис пользуется расчетная схема мощного быстродвижущегося линейного источника теплоты в
пластине.
Температура в точке на расстоянии у от оси
шва |
определяется |
по _ |
„ |
F (z, t) |
|
, |
|
г |
Рис. 2.3. |
Номограмма для определения |
|
формуле |
|
|
[3] |
|
|
Т |
--------2---------- е-у'/ш-ы t |
|
6 |
||
|
|
v6 (4яХср< ), / 2 |
|
|
|
где t — время, отсчитываемое от момента, когда источник теп лоты пересек перпендикулярную к оси Ох плоскость, в кото рой расположена рассматриваемая точка.
Для автоматической наплавки или сварки углового шва на массивной детали применяется расчетная схема мощного быстродвижущегося точечного источника на поверхности полубесконечного тела или плоского слоя.
Т = --- i--- e-W’+ iW |
(2.17) |
|
2яhA |
|
|
В случае расчетной схемы плоского слоя |
|
|
Т = —-— F (г, |
t)---!— ё~1/чш-Ы' |
(2.18) |
обсР |
л /ш |
|
где F(z, t) — функция, учитывающая отражение тепла |
от по |
|
верхностей слоя, численное значение которой определяется по номограмме (рис. 2.3) в зависимости от отношения г/ 6 и без размерного времени x=at/62. При atf62>0,5 значение F(z, t) принимают равным 1 .
В |
формулах |
(2.16), |
(2.17) и (2.18) t — время, |
отсчитывае |
мое |
от момента, |
когда |
источник теплоты пересек |
плоскость, |
вкоторой расположена рассматриваемая точка.
2.4.2.Расчет параметров термического цикла сварки
Термический цикл сварки характеризуется следующими пара метрами: максимальная температура 7Т, скорости нагрева и охлаждения, длительность пребывания металла t„ выше задан ной температуры (рис. 2.4).
Структурное состояние металла в различных зонах свар ного соединения определяется такими параметрами термиче ского цикла, как Тт, tH (размер зерна), а также скоростью охлаждения до0 в интервале температур минимальной устойчи вости аустенита мартенситных сталей (степень закалки).
Если известна зависимость температуры |
от времени Т = |
= T(t) или от расстояния, например Т= Т(х), |
закономерность |
изменения максимальной температуры может быть определена из условия
дТШ= 0 |
или |
дТ/дх = 0. |
|
|
||
Для точечного источника теплоты на поверхности массив |
||||||
ного тела |
(2.17) получаем |
|
|
|||
Тт- Т |
н = ------(2.19) |
|
|
|
||
|
|
nevcpfQ |
|
|
|
|
Для линейного источника в пластине (2.16) |
|
|||||
7’т - Г „ = |
------ (l |
ьуУ \ |
(2. 20) |
|||
2а ) |
||||||
|
|
V2ле vcp6y% \ |
|
|||
В формулах (2.19) и (2.30) Тн — начальная температура
изделия или температура предварительного подогрева рис. 2.4) и
^0 = ^ 0 + *0 -
Мгновенная скорость охлаждения ш0 при данной темпера туре является производной температуры по времени
W0= dT/dt.
Скорость охлаждения зависит от формы изделия, уменьша ется при увеличении эффективной погонной энергии q/v и тем-
Рис. 2.4. Термический цикл сварки |
Рис. 2.5. Номограмма |
для |
определения кри |
|
терия |
1/0 |
[2] |
пературы подогрева Т„, а также при уменьшении толщины
листа 6 .
При дуговой наплавке валика на массивное тело (2.17)
Wo= |
2 л к (Т — Т „ )2 |
(2.21) |
|
|
|
|
qlv |
|
При сварке листов встык или при наплавке валика на лист |
||
малой толщины (2.16) |
|
|
wa— — |
2лХср (Т — Г„)3 |
(2.22) |
- |
||
|
(q/vb)2 |
|
В случае расчетной схемы точечного источника на поверхно |
||
сти плоского слоя |
|
|
Wo — — ш 2пХ (Т — Г н) |
(2.23) |
|
|
qlvb |
(рис. 2.5) |
где (о — коэффициент, определяемый по номограмме |
||
в зависимости от величины критерия |
|
|
1 |
____ 2 ф _____ |
(2.24) |
0 |
ябаср (Г — Т„) |
|