ТЕОРИЯ сварочных процессов

Влияние режима сварки и теплофизических свойств металла на поле температур

Рассмотрим влияние скорости сварки и эффективной мощ­ности источника на поле температур на примере сварки пластин.

С увеличением скорости и при q = const зоны, соответствую­щие определенным приращениям температур, например АТ = = 600 К, уменьшаются по ширине и длине (рис. 7.1, а). Если пренебречь коэффициентом температуроотдачи в формуле (6.26), то окажется, что уменьшение длины и ширины зон происходит прямо пропорционально увеличению скорости сварки.

С возрастанием мощности источника теплоты q длина и шири­на зон, нагретых выше определенной температуры, увеличивают­ся быстрее, чем мощность источника. Увеличение длины зон идет быстрее, чем ширины (рис. 7.1,6). Одновременное увели­чение мощности источника теплоты и скорости сварки при по­стоянной погонной энергии сварки q/v приводит в основном к увеличению длины зон. Ширина зон также увеличивается, но стремится к определенному значению (рис. 7.1, в).

Рассмотрим влияние теплофизических свойств металла на распределение температур.

Наиболее заметно влияние теплопроводности металлов К. Уве­личение теплопроводности при прочих равных условиях пример­но соответствует случаю одновременного уменьшения мощности и скорости при постоянной погонной энергии сварки. Зоны, охватываемые изотермами (в дальнейшем для краткости — просто «зоны»), сильно укорачиваются и несколько сужаются. В качестве примера можно сравнить между собой низкоугле­родистую и аустенитную стали, у которых теплоемкости при­мерно одинаковы, а теплопроводность различная (рис. 7.2, а, б,

Рис. 7.2. Влияние теплофизических свойств материала (см. табл. 7 1) на характер температурного поля в пластине толщиной 1 см (<? = 4,2 кВт, v = 0,2 см/с)

табл. 7.1). У меди и алюминия, обладающих высокой теплопро­водностью, изотермы в области высоких температур близки к ок­ружностям (рис. 7.2, в, г).

Увеличение теплоемкости металла ср оказывает примерно та­кое же влияние, как увеличение скорости сварки при постоянной мощности. С увеличением теплоемкости металла при прочих равных условиях зоны укорачиваются и сужаются.

При сварке массивных тел влияние параметров режима сварки и свойств металла на поле температур иное, чем при сварке пластин.

Изменение скорости сварки при q = const в основном влияет на ширину зон и почти не влияет на их длину. Из формулы (6.22) следует, что на оси шва в области позади источника теплоты, где R = — х, распределение приращений температуры не зависит от скорости сварки

АГ = q/(2nlR). (7.1)

Поэтому с увеличением скорости сварки изотермы сгущаются впереди источни­ка теплоты, а распределе­ние температуры на отрица­тельной полуоси остается постоянным (рис. 7.3).

С увеличением мощности источника теплоты q увели­чиваются длина и ширина зон на плоскости хОу. Уве­личение длины зон происхо­дит быстрее, чем их ширины.

Одновременное увеличе­ние мощности источника и скорости сварки при посто - Рнс. 7.3. Влияние скорости перемещения ЯННОЙ ПОГОННОЙ Энергии

точечного источника теплоты на распре - сварки q/v качественно ВЛИ-

деления приращений температуры по оси яет на , и размеры зон

Ох в полубесконечном теле (<7 = 4 кВт; т г j г г

0,4 Вт/(см. К), а = 0,1 см Vc) Ta* же> как и ПРИ СВарке

пластин.

Увеличение теплопроводности X равносильно одновременному уменьшению мощности источника и скорости сварки при посто­янной погонной энергии q/v. Увеличение теплоемкости ср влия­ет так же, как возрастание скорости сварки, т. е. зоны сужаются, но распределение температуры по отрицательной полуоси оста­ется постоянным.