ТЕОРИЯ сварочных процессов

Экспериментальное определение температуры при сварке

Основой для расчетов нагрева и плавления металла при сварке служат уравнения и формулы, полученные в гл. 6 и разд. 7.1-7.6. Их используют для качественного описания температурных полей, а также для количественных оценок значений параметров терми­ческих циклов сварки, скоростей охлаждения, размеров зон терми­ческого влияния и т. д.

Следует заметить, что в ряде случаев реальные процессы и яв­ления протекают сложнее, чем это описывается формулами. Часто бывает, что характер теплового воздействия при сварке, условия распространения теплоты и теплоотдача от свариваемых деталей настолько сложны или неопределенны, что расчет температур ста­новится либо затрудненным, либо настолько неточным, что его проведение оказывается неоправданным.

Экспериментальный способ определения температур при свар­ке имеет свои преимущества перед расчетным, хотя и уступает ему в возможности получения и анализа общих закономерностей. Пра­вильным следует считать подход, при котором оба способа допол­няют друг друга, а решение об использовании того или иного спо­соба принимается с учетом конкретной обстановки и поставлен­ных задач.

Существует много методов экспериментального определения температур. Рассмотрим лишь те, которые используют при сварке. Один из простейших методов состоит в использовании индикато­ров температуры, например термокрасок или термокарандагией. Некоторые термокраски меняют цвет непрерывно (в диапазоне

400.. .700 К) и позволяют наблюдать положение изотермических линий. Другие краски резко меняют свой цвет при определенной температуре и сохраняют его в дальнейшем. Существуют краски с одно-, двух-, трех - и четырехкратным изменением цвета при раз­личных температурах в диапазоне 300... 1800 К. Термокарандаши изготовляют для диапазона 340...950 К с градацией в 50...80 К. Нанося различными термокарандашами риски, как мелом, можно быстро определить распределение температур по изменению цвета риски, например: зеленая стала коричневой, голубая бежевой и т. д. С их помощью можно определить размеры зоны, нагретой до определенной температуры, момент времени, при котором дос­тигается заданная температура. Этот метод удобен также для оп­ределения температуры подогрева перед сваркой. Точность изме­рения составляет несколько кельвин. Подробные сведения о цве­товых индикаторах температуры, основанных на различных хими­ческих и физических явлениях, можно найти в специальной лите­ратуре.

Чаще всего для измерения температур при сварке используют термопары в виде двух тонких (0 0,1...0,4 мм) проводников из различных металлов, соединенных между собой на концах, напри­мер сваркой. Один спай термопары помещают в точку измерения температуры, другой спай находится при известной постоянной температуре. Чем выше разность температур между спаями, тем больше термоЭДС. Диапазон измеряемых температур очень ши­рок: от температур, близких к абсолютному нулю, до температур плавления наиболее тугоплавких металлов. В диапазонах темпе­ратур до 1900 К термопары - одно из наиболее надежных средств измерения температуры твердых металлов. При температурах вы­ше 1900 К термопары уступают оптическим пирометрам. Свойства сплавов, наиболее часто используемых в технике для изготовления термопар, приведены в табл. 7.2.

Таблица 7.2. Свойства некоторых материалов, используемых для изготовления термопар

Материал

ТермоЭДС

относительно

платины,

мкВ/К

Предельная темпе­ратура металла при измерениях, К

Температура плавления материала, К

Алюмель

-(10,2...13,8)

1300/1550

1723

(95 % Ni + 5 % Al)

Железо чистое

+ 18,0

900/1100

1800

Константан

-35,0

900/1100

1500

(60 % Си + 40 % Ni)

Копель

-40,0

900/1100

1523

(56 % Си + 44 % Ni)

Молибден

+ 13,1

2300/2800

3270

Платинородий

+ 6,4

1600/1900

-

(90 % Pt + 10 % Rh)

Хромель

+ (27,1...31,3)

1300/1550

1723

(90 % Ni + 10 % Сг)

* Первое число

- при длительных, второе - при кратковременных

измерениях.

Большие значения ЭДС дают термопары хромель - алюмель, хромель - копель, железо - константан. ТермоЭДС несколько из­меняются при различных температурах, поэтому термопары тари­руют, шкалы показывающих приборов делают неравномерными, а при использовании в качестве показывающих приборов гальвано­метров температуру вычисляют с помощью специальных таблиц.

Точность измерений зависит от плотности контакта спая с ме­таллом, обеспечивающей одинаковую температуру спая и металла. Спаи либо приваривают контактной сваркой к металлу, либо заче- канивают в небольшое отверстие диаметром 1,5...2,0 мм. При бы­стром изменении температуры металла температура у спая может быть несколько иной, поэтому целесообразно применять тонкие проволоки. С помощью термопар можно измерять и температуру жидкого металла.

Пирометры для определения температур при сварке исполь­зуют значительно реже. Основное их достоинство состоит в от­сутствии механического контакта с поверхностью, температуру которой измеряют. Они удобны как датчики обратной связи в слу­чае непрерывного слежения за зоной сварки или ванной расплав­ленного металла. Пирометры различают по многим признакам: по области спектральной чувствительности, по методу измерения из­лучения, по конструкции приемника излучения (термоэлект­рический, фотоэлектрический, исчезающая нить и др.).

В технике существуют также многие другие методы измере­ния температуры, например с помощью электронно-оптических преобразователей. Регистрацию измеренных температур обычно выполняют путем преобразования измеренного сигнала в электри­ческий с последующей подачей его на показывающие или записы­вающие устройства. ТермоЭДС термопар могут быть непосредст­венно поданы на такие приборы.

ТЕОРИЯ сварочных процессов

Граничные условия

Чтобы решить дифференциальное уравнение теплопроводно­сти, необходимо задать распределение температур в начальный момент времени (начальное условие) и условия взаимодействия тела с окружающей средой на его границах (граничные условия). Начальное условие определяется …

Основные допущения и упрощения, принятые в классической теории распространения теплоты при сварке

На современном уровне развития математики аналитическое решение уравнения теплопроводности в общем виде (5.21) еще не найдено, однако при введении некоторых допущений и упрощений можно получить пригодные для практического использования ча­стные …

Дифференциальное уравнение теплопроводности

Сложный процесс изменения температуры точек тела с коор­динатами jc, у, z во времени t описывается дифференциальным уравнением теплопроводности. Для вывода этого уравнения необ­ходимо рассмотреть баланс теплоты в некотором элементарном объеме …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов оборудования:

Внимание! На этом сайте большинство материалов - техническая литература в помощь предпринимателю. Так же большинство производственного оборудования сегодня не актуально. Уточнить можно по почте: Эл. почта: msd@msd.com.ua

+38 050 512 1194 Александр
- телефон для консультаций и заказов спец.оборудования, дробилок, уловителей, дражираторов, гереторных насосов и инженерных решений.