 |
Реклама. ООО ГК "Велунд Сталь" ИНН 9725035180 Erid: 2SDnjdphxRi
| |
Тепловая эффективность и термический к. п. д. процесса проплавления
В сварочном процессе при наплавке валика и выполнении шва участвуют основной и электрический металлы. Площади наплавки Fн и проплавления Fnр (рис. 26) характеризуют степень участия этих металлов при сварке. Расплавление основного металла можно характеризовать следующими показателями: Н/В- относительной глубиной проплавления; Fnp/HB - коэффициентом полноты; Fnp/Fн- коэффициентом площадей. Для проплавления основного металла расходуется часть тепла электрической дуги, которую можно охарактеризовать тепловой мощностью qпр=FпрvSплР. где qпр - тепловая мощность проплавления; Fnp - площадь проплавления основного металла; v - скорость сварки; Sпл - теплосодержание расплавленного металла сварочной ванны.
Тепловая эффективность процесса проплавления выражается полным тепловым к. п. д.
На нагрев изделия используется часть тепла дуги, а остальное тепло теряется в окружающую среду. В то же время для нагрева и расплавления основного металла расходуется часть эффективной мощности дуги, а остальное тепло теряется на перегрев ванны жидкого металла выше температуры плавления и на подогрев окружающей массы металла. Подобные затраты неизбежны при сосредоточенных источниках тепла и теплопроводности металла. Поэтому эффективность процесса проплавления оценивается термическим к. п. д.: ηt = qпр/q. Следовательно, полный тепловой к. п. д. равен произведению эффективного и термического к. п. д.:
Термический к. п. д. процесса проплавления зависит от многих факторов: от мощности источника тепла, скорости сварки, степени углубления дуги, размеров изделия. Термический к. п. д. наплавки или сварки можно определить из расчетов. Так, при однопроходной сварке пластин встык мощной быстродвижущейся дугой nt можно определить, используя выражение (8). Приняв, что теплоотдача с поверхности отсутствует, т. е. b = 0, получим
Подставляя в уравнение (9) выражение В = 2у (рис. 27) и T mах (у) = Tпл, будем иметь
Для определения тпри сварке тонких листов электрической дугой, перемещающейся с произвольной скоростью, можно воспользоваться номограммой в трудах Н. Н. Рыкалина.
Регулирование структурных изменений при сварке
Тепло, выделяемое сварочной дугой, распространяется в металле, создавая в зоне термического влияния и наплавленном металле повышение температуры до максимума, а затем ее снижение. Тепловое воздействие сварочного процесса на основной металл характеризуется термическим циклом. Основной металл в зоне термического влияния подвергается своеобразной обработке, при которой структура металла изменяется в соответствии с термическим циклом нагрева и охлаждения. Термические циклы различных зон, удаленных от границы сплавления, неодинаковы, поэтому сварное соединение имеет ряд слоев с неоднородной структурой и механическими свойствами. Для оценки действия параметров режима сварки и регулирования процессов изменения структуры в основном металле сварного соединения необходимо:
определить зависимость термического цикла в зоне термического влияния от сварочного режима, геометрии изделия, температуры подогрева и внешних условий, в которых протекает сварка;
определить влияние выбранного термического цикла на структуру и механические свойства сварного соединения.
Наличие стали разнообразных марок в трубопроводном и резервуарном строительстве, где каждая сталь по-своему воспринимает тепловое воздействие сварочного процесса, требует в каждом отдельном случае выбора определенного режима сварки, при котором сварное соединение обеспечит высокие эксплуатационные свойства с изменением структуры в зоне термического влияния.
Распределение температур по поверхности сварного соединения и ее влияние на структуру основного металла показано на рис. 28. Рассматривая диаграмму железо - углерод при определенных температурных условиях, можно определить в сварном соединении границы отдельных структурных участков зоны термического влияния.
Участок неполного расплавления (при сварке линия сплавления ab) включает зону основного металла, нагретую до температуры плавления, и при максимальном нагреве имеет твердую и жидкую фазы. При сварке малоуглеродистой стали этот участок слабо различим, в средне- и высокоуглеродистых сталях он выражен более резко. Микроструктура этой зоны в значительной мере определяет прочностные свойства соединения.
Участок перегрева (зона bc) имеет нагрев в точке с до температуры выше точки Aс3 на 100-200 °С, что способствует росту зерна. Металл этой зоны имеет крупнозернистую структуру. В сталях с повышенным содержанием углерода в этом месте шва наблюдается грубая игольчатость феррита - видманштеттова структура. Перегретый металл обладает пониженными механическими свойствами.
Участок нормализации (зона cd) имеет мелкозернистую структуру, что объясняется перекристаллизацией металла при нагреве выше критической температуры Асз. Механические свойства металла в этой зоне не ниже свойств основного металла.
Участок неполной перекристаллизации (зона de) включает металл, нагретый при сварке в интервале от точки Ас1 до Ас3, где происходит частичная перекристаллизация металла.
Участок рекристаллизации (зона ef) наблюдается при сварке сталей, подвергавшихся предварительному наклепу или пластической деформации. При нагреве из раздробленных деформацией обломков зерен начинают вырастать более крупные. Температура начала рекристаллизации соответствует примерно 450 °С. Процесс рекристаллизации зависит от температуры нагрева, длительности выдержки и степени деформации и может привести к снижению пластических свойств металла.
Участок синеломкости (зона fg) включает металл, где нагрев осуществляется до температуры 300 °С и структура не отличается от структуры основного металла.
Теория распространения тепла позволяет рассчитывать скорость охлаждения сварного соединения, длительность нагрева в зависимости от режима сварки. | 
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ