Температурный расчет сварки
Эффективная тепловая мощность, вводимая в изделие, при автоматической сварке под флюсом определяется по формуле, Вт: Теперь при этом значении безразмерной величины по номограмме (рис. 7.9, с. 217, 1), определяю значение коэффициента k1=0,075. Каждые из перечисленных величин надо определить двумя способами: при помощи расчетных формул и из графиков. Для расчета выбираю полубесконечное тело… Читать ещё >
Температурный расчет сварки (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе
по дисциплине: «ТЕОРИЯ СВАРОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ»
Аннотация
Основная задача данной курсовой работы — выполнить расчет температурных полей, которые представляются в виде графических зависимостей:
— Т=f (t) — термических циклов кривых для точек, расположенных на различном расстоянии Y от оси шва. При этом Z принимается равной Z=0;
— изотермических линий для температур Т=(0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0) Тпл.,
где Тпл. — температура плавления основного металла, °С;
— Тmax, где Тmax — максимальная температура точки, °С;
— максимальную температуру Тmax в точке с координатой y=2?y, где ?y — шаг по для термических циклов;
— мгновенную скорость охлаждения w точек, лежащих на оси шва, при температуре Т=0,4Тпл;
— длительность пребывания выше температуры Т=0,4Тпл точек шва с координатой y=2?y;
— длину сварочной ванны L;
— ширину шва В;
— ширину зоны нагрева ?1 между изотермами для температур Т=0,4Тпл и Т=0,6Тпл
Каждые из перечисленных величин надо определить двумя способами: при помощи расчетных формул и из графиков.
Тепловые основы сварки — прикладная научная дисциплина, изучающая источники тепла, нагрев и охлаждение металла, их влияние на протекающие при сварке процессы.
При сварке происходит изменение температуры металла шва от температуры окружающей среды до температуры плавления металла и выше. В этом промежутке температур происходит расплавление и кристаллизация металла, фазовые и структурные превращения: химические реакции в жидкой ванне; объемные изменения основного и наплавленного металла.
Для того чтобы управлять этими процессами, прогнозировать возможные трудности при сварке, и пользуются тепловой теорией, сущность которой состоит в определении температуры в любой точке тела в любой момент времени от действия источника нагрева.
1. Подготовка исходных данных для расчетов
Марка свариваемого материала: Ст3;
тип соединения: стыковое.
толщина пластины: 30 мм способ сварки: ДФ;
диаметр сварочной проволоки: 3 мм катет шва: 4 мм
Vсв.=20−22 м/ч=0,56 см/с;
Uд=36−38B;
Iсв.=550−600А;
?=0,8;
температура плавления для стали Ст3: Тпл =1535 °С;
коэффициент теплообмена: а=0,08 см2/с;
коэффициент теплопроводимости: ?=0,38 Вт/см· К;
удельная теплоемкость Ср=4,8 Дж // см2· К;
коэффициент теплоотдачи: ?=12*10-3;
е=2,77.
2. Выбор и обоснование расчетной схемы
Определяю эффективную мощность:
Эффективная тепловая мощность, вводимая в изделие, при автоматической сварке под флюсом определяется по формуле, Вт:
следовательно
(Вт) — эффективная тепловая мощность в моем случае.
Определяю максимальную температуру:
Тогда Тmax равна, °С.
Для расчета выбираю полубесконечное тело с точечным, быстродвижущимся источником на его поверхности.
Определяю диапазон варьирования по координатам и шаг варьирования:
Используя формулу (6.43, с. 180, 1), для нахождения? Т
можно найти Х.
Для упрощения расчетов, принимаю Y=0 и Z=0; ?Т=0,1· Тпл=153,5 °С.
Следовательно, Х будет равен:
(см).
Х= - 43,24 см.
Чтобы найти Y, необходимо сначала определить ширину зоны термического влияния 2?:
Используя формулу (7.6, с. 210, 1), для нахождения 2?:
(см).
2?=5,94 см.
Y=½*2?=2,95 (см).
Определяю диапазоны варьирования по X и Y.
По Х: ?Х=0,05· Хmax=0,05·-43,24=-2,162 см.
По Y: ?Y=0,2· Ymax=0,2·2,95=0,590 см.
Определяю время сварки t © и шаг варьирования:
t= - x/v=43,24/0,56=77,22 ©.
По t: ?t=0,05· tmax=0,05·77,22=3,86 ©.
Определяю число точек:
NX=21,
NY=6,
Nt=21.
3. Определение параметров термического цикла
Аналитический метод
а) Определяю мгновенную скорость охлаждения W при температуре Т=0,4Тпл:
Тпл =1535 °С, тогда Т=0,4· 1535=614 °С.
(°С/с).
б) Определяю максимальную температуру Тmax в точке с координатой
Y=2· ?Y:
(°С).
в) Определяю длительность пребывания металла выше температуры Т=0,4· 1535=614 °С:
Теперь при этом значении безразмерной величины по номограмме (рис. 7.9, с. 217, 1), определяю значение коэффициента k1=0,075.
Для определения продолжительности пребывания металла выше температуры Т=0,4· 1535=614 °С, воспользуюсь формулой (7.24, с. 217, 1):
,
где и есть коэффициент k1=0,075.
Тогда tn:
©.
г) Длина сварочной ванны:
Используя формулу (7.44, с. 230, 1), для нахождения L:
нахожу
(см).
д) Ширина шва:
В= (см).
е) Ширина зоны нагрева ?1 между изотермами для температур Т=0,4Тпл и Т=0,6Тпл:
Т1=0,4· 1535=614 °С;
Т2=0,6· 1535=921 °С.
(см).
(см).
Тогда ширина зоны нагрева ?? между изотермами для температур Т1=0,4· 1535=614 °С и Т2=0,6· 1535=921 °С, будет равна:
??=?1-?2=2,971-2,426=0,55 (см).
Графический метод.
Построение термоциклов.
Использую формулу (6.43, с. 180, 1), для нахождения? Т при построение термоциклов, Z=0:
NX=21,
NY=6.
Построение изотермических линий для температур Т=(0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0) Тпл., где Тпл.-температура плавления основного металла, °С:
Т=(0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0) Тпл:
Т0=0,2· 1535=307 °С;
Т1=0,4· 1535=614 °С;
Т2=0,6· 1535=921 °С;
Т3=0,8· 1535=1228 °С;
Т4=1,0· 1535=1535 °С;
Используя формулу (6.43, с. 180, 1), для нахождения? Т
можно найти Y при заданном X.
Для этого, преобразовав формулу:
Для Т0=307 °С нахожу Y:
Для Т1=614 °С нахожу Y:
Для Т2=921 °С нахожу Y:
Для Т3=1228 °С нахожу Y:
Для Т4=1535 °С нахожу Y:
Выводы
Аналитический метод | Графический метод | ||
Максимальная температуру Тmax в точке с координатой Y=2· ?Y=2· 0,59=1,18 см: | Тmax =973,156 °С | Тmax =999,271 °С | |
Мгновенная скорость охлаждения W при температуре Т=0,4· 1535=614 °С: | W=-31,806 °С/с | W=38,2 °С/с | |
Длительность tn пребывания металла выше температуры Т=0,4· 1535=614 °С: | tn =11,473с | tn =15,3с | |
Длина сварочной ванны L: | L=10,81 см | L=10,81 см | |
Ширина шва В: | В=2,97 см | В=3,0 см | |
Ширина зоны нагрева ?? между изотермами для температур Т1=614 °С и Т2=921 °С: | ??=0,55 см | ??=0,6 см | |
Библиографический список
1. Теория сварочных процессов. Учеб. для ВУЗов по спец. «Оборудование и технология сварочного производства» /В.Н. Волченко, В. М. Ямпольский, В. А. Винокуров и др.: под ред. В. В. Фролова. — М.: Высшая школа, 1988.-539 с.
2. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением /Под ред. Акад. Б. Е. Патона. — М.: Машиностроение, 1974. — 758 с.