 |
Реклама. ООО ГК "Велунд Сталь" ИНН 9725035180 Erid: 2SDnjdphxRi
| |
Распространение тепла при сварке мощными быстродвижущимися источниками
 Увеличение скорости автоматической сварки и мощности сварочных источников тепла приводит к увеличению областей, нагретых до определенной температуры. При этом длина зоны нагрева увеличивается пропорционально скорости, а ширина возрастает, стремясь к определенному пределу. Изотермы, сдвигаясь в области, уже пройденной источниками, приобретают более вытянутый характер и приближаются к прямым, параллельным оси х. Градиент температур в направлении осей z и у намного больше, что позволяет пренебречь распространением теплоты в направлении х, так как градиент dТ/dх>0.
Рассмотрим случай нагрева линейным источником, когда мощность источника и скорость сварки бесконечно возрастают (q→∞, v→∞), а их отношение остается постоянным (q/v = const).
Пусть при автоматической сварке по оси х движется источник тепла, проплавляющий пластину полностью и прогревающий ее равномерно по толщине (рис. 23). Тепло от источника распространяется главным образом в плоскости, перпендикулярной к шву, и можно считать, что теплообмен между элементарными брусками отсутствует. Тепло, подведенное к ним при сварке, распространяется как в стержне сечением δdx. Количество тепла, полученное сечением за время dt при прохождении пути dx, будет равно dQ = qdt. Время dt бесконечно мало, поэтому можно считать, что тепло dQ внесено в сечение δdx мгновенно. Интенсивность мгновенного плоского источника
Подставляя полученное выражение в уравнение (4) для распространения тепла в стержне от мгновенного плоского источника, получаем
С учетом теплоотдачи с боковой поверхности пластин окончательное решение имеет вид
Последнее равенство соответствует tmax, при котором достигается Ттах. Умножим все члены равенства на tтах
С учетом теплоотдачи с боковой поверхности пластин окончательное решение имеет вид
где t - время, отсчитываемое от момента, когда источник пересек плоскость, перпендикулярную к оси х, в которой находится рассматриваемая точка.
Расчет термического цикла нагреваемого изделия
Действие неподвижных источников тепла при нагреве приводит к повышению температуры у тела. Она может достигнуть максимального значения и остаться постоянной, сколько бы долго ни продолжал действовать источник. Для подвижного источника тепла температурное поле связано с источником и перемещается по изделию. В предельном состоянии скорость перемещения температурного поля соответствует скорости перемещения источника тепла. По мере приближения источника к рассматриваемой точке температура тела начинает повышаться, достигая максимума, и при дальнейшем перемещении температурного поля начинает понижаться.
Изменение температуры во времени данной точки тела называется термическим циклом. Для каждой точки тела при термическом цикле характерна своя максимальная температура Ттах и время ее достижения tmах. отсчитываемое от момента пересечения источником сечения тела, в котором находится рассматриваемая точка (рис. 24). Определение максимальной температуры нагрева позволяет установить протяженность зоны возможной повышенной твердости при сварке закаливающихся сталей и принять меры к ее уменьшению и т. д.
Для определения максимальных температур в процессе распространения тепла при автоматической сварке пластин встык используем уравнение (7). Такая Teмпepaтypa наступает в момент времени, когда dТ(у, t)/dt = 0.
Прологарифмируем уравнение (7) и определим производную по t:
Последнее равенство соответствует tmax при котором достигается Tmax. Умножим все члены равенства на tmax
Так как b мало по сравнению с 1/2, то членом btmах можно пренебречь, тогда tmах =у2/2а. Подставляя в уравнение (7) значение t=tmах, получаем
Аналогично определяют максимальную температуру и время для процесса распространения быстродвижущегося точечного источника тепла по поверхности полубесконечного тела:
где rx2=y2+z2 - квадрат радиуса-вектора, т. е. расстояние от оси х до исследуемой точки. | 
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ