Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Расчетное определение термических циклов в точках ЗТВ




Для автоматической сварки под флюсом характерны большие эффективные тепловые мощности дуги и высокие скорости сварки. По мере увеличения скорости сварки при пропорциональном наращивании выделяемой в дуге мощности, когда q→:, υсв →:, q/ υсв =const, длина изотерм увеличивается пропорционально скорости сварки, а их ширина возрастает, стремясь к определенному пределу. Нагретая область при этом располагается узкой полосой вдоль пути перемещения дуги – изотермы в основной их части практически параллельны оси шва. На этом основании делается допущение, что теплота распространяется преимущественно в направлении, перпендикулярном к оси шва, а распространение теплоты вдоль оси пренебрежимо мало. Это допущение, оправданное для мощных быстро движущихся источников теплоты, сводит действительную двумерную тепловую задачу, характерную для пластин, к одномерной. Следует отметить, что это допущение приемлемо в основном только для автоматической сварки материалов с низкой теплопроводностью (малоуглеродистые, низкоуглеродистые и нержавеющие стали, титановые сплавы и т.п.). Рассмотрим схематично решение этой задачи, впервые полученное основоположником теории распространения теплоты при сварке академиком Н.Н.Рыкалиным.

Рис. 5. Схема разбиения пластины на элементарные стержни сечением F=δdx.

 

Пусть в неограниченной пластине толщиной δ в направлении оси Ох (рис. 5) перемещается равномерно и прямолинейно мощный быстро движущийся линейный источник теплоты: q=const, υсв =const .

На основании сделанного допущения полагаем, что теплота, введенная источником в пластину, распространяется только в направлении оси Оу. Разделим пластину сечениями, перпендикулярными к оси перемещения источника, на бесконечное количество полосок (стержней) с поперечным сечением F=δ*dx. Рассмотрим стержень a-a , находящийся на расстоянии X позади источника теплоты. Этому стержню при прохождении через него линейного источника было сообщено мгновенное количество теплоты, равное dQ=q*dt=(q*dx)/ υсв. Вследствие теплопроводности материала теплота распространяется в направлении оси как от действия плоского источника (перетекания теплоты в соседние стержни не происходит). Время распространения теплоты в рассматриваемом стержне равно t =x/ υсв (отсчет времени начинается с момента пересечения источником теплоты рассматриваемого стержня).

Процессы, происходящие в других стержнях, аналогичны рассмотренному и отличаются только временем начала действия мгновенного источника теплоты. Таким образом, при принятом допущении распространение теплоты дуги в пластине описывается схемой плоского источника.

Из общей теории теплопроводности для случая действия мгновенного плоского источника теплоты в неограниченном стержне процесс изменения температуры определяется уравнением:

 

(1)

Подставив в выражение (1) интенсивность мгновенного плоского источника, которая в рассматриваемом случае равна:

и введя коэффициент , учитывающий теплоотдачу боковых поверхностей пластины в воздух, окончательно получим:

 

(2)

Заметим, что для толщин δ >3..4 мм теплоотдачей можно пренебречь, т.е. принять b=0.

Выражение (2) является уравнением предельного состояния процесса распространения теплоты при нагреве пластаны мощным быстро движущимся линейным источником теплоты. Уравнение позволяет рассчитать термические циклы в интересующих нас точках сварного соединения.

Из выражения (2) также можно получить формулы для расчета важных характеристик термического цикла:

1. Выражение для определения кривой максимальных температур - совокупности максимальных значений температур в отдельных точках Tmax=f(y):

(3)

 

2. Выражение для определения мгновенных скоростей охлаждения металла шва (y=0) при различных его температурах W=f(T):

(4)

При небольших температурах Т формула (4) позволяет вычислять мгновенные скорости охлаждения достаточно точно и для точек ЗТВ ( y > 0 ).

3. Длительность нагрева t„ выше температуры Т”:

(5)

 

где f2 - табулированная функция величины θ:

 

Величина t,, может быть определена более просто непосредственно ив графика термического цикла конкретной точки.

 


Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой





Дата добавления: 2015-08-12; просмотров: 370. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2022 год . (0.028 сек.) русская версия | украинская версия
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7