СВАРКА И СВАРИВАЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Справочные данные и примеры расчетов

Теплофизические коэффициенты металлов зависят от темпера­туры. При инженерных расчетах применяются усредненные значения коэффициентов для некоторой температуры Тср.

В табл. 2.7 приведены теплофизические коэффициенты для ряда металлов.

ТАБЛИЦА 2.7

ЗНАЧЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ [ЗІ

Материал

гср - К

МДжДм3-К>

А.,

Вт/(м-К)

а X10*.

м2/с

Низкоуглеродистые Й низколегированные стали

500—600

5—5,24

37,7—41,9

0,075—0,09

Аустенитные стали

Медь

Латунь

Алюминий

Технический титан

600

400

350—400

300

700

4,73—4,8

3,85—4

3,47

2,72

2,85

25—33,5

368—377

117

272

16,8

0,053—0,07

0,95—0,96

0,34

1

0,06

Ниже приведены для разных температур значения коэффи­циента полной теплоотдачи вертикальных листов из углероди­стой стали:

TOC o "1-5" h z Т, К............................... 400 600 800 1000 1200 1400 1600

а, Дж/(мм2-с-К) . . 0,2 0,3 0,6 0,9 1,3 1,9 2,8

Примеры расчета

1. Пластины из низколегированной мартенситной стали толщиной 10 мм сваривают встык дуговой сваркой под флюсом. Режим сварки: ток 1 — 220 А;

напряжение дуги U—36 В; скорость сварки v = 22 м/ч=0,006 м/с; началь­

ная температура Тн = 273 К

Определить в подвижной системе координат температуру точки зоны термического влияния с координатами относительно движущегося источника х=0,2 м; //=0,02 м.

Эффективный к. п. д. источника 4=0,8 (табл. 2.1). По табл. 2.7 прнни-

Вт Дж

маем а=0,08-10-4 м2/с; Х=40 ------------------------------ ср=5-106 ——.

м. К м3-К

Вт

Для Tcv=800 К коэффициент а=60——.Эффективная мощность дуги

м2К

по формуле (2.1)

q = 0,8-220-36 = 6340 Вт.

Коэффициент поверхностной температуроотдачи по формуле (2.9)

Ь =-------------- ^2-------- = 2,4-10-» 1/с.

5- 10е-0.01

Время, за которое источник проходит расстояние х=0,2 м,

t = —— = —2^- = зз, з с.

v 0,06

Приращение температуры точек определяем по формуле (2.16).

В точке зоны термического влияния, (у—0,02 м)

д„ 6340 / 0,022

АТ ------------------------------------------------------------------------- ехр---------------------------- I-------------

0,006-0,01 дЛ-З,14-40-5- 10е 33,3 ' 4-0,08-10~*-33,3

— 2,4- Ю-s - 33,3^ = 372 ехр (— 0,37 — 0,08) = 372-0,638 = 237 К-

Температура точки зоны термического влияния Т = АТ + Ги = 237 К+ 273 К =510 К-

2. Для условия примера 1 определить максимальную температуру и ско­рость охлаждения прн Т=773 К в точке зоны термического влияния с ко­ординатой у = 0,01 м

Из условия, что максимально допустимая скорость охлаждения для этой стали равна 10 К'/с, произвести корректировку режима сварки в слу­чае, если скорость охлаждения окажется выше допустимой.

По формуле (2.16) приращение максимальной температуры

Гт-Г„ =____________________________________ ^______________________ (l— 2,4-10~3-0,012 ^

/------------------------------------------------------------- V----------- 2-0 08-10-4 )

V2-3,14-2,72-0,006-5-10в-0,01-0,01 4 і ’ '

= 505 К.

Максимальная температура Тг =505 К+273 К=778 К-

6340 Л 2,4-Ю-З-0,012

■д/2-3,14-2,72 -0,006-5-10«-0,01 -0,01

= 505 К.

2-3,14- 40 • 5 • 10е (773 — 273)3 , „

w0 —-------- :-------------------- і-------------------------- = 14 К/с.

/ 6340 2

Ч 0,006 0,01 /

Скорость охлаждения оказалась выше допустимой, равной 10 К/с. Уменьшить скорость охлаждения можно за счет увеличения температуры 7„ (введение подогрева) или за счет уменьшения погонной энергии сварки Определение температуры подогрева.

Из формулы (2 22)

щ(-Я-У ю Г “40 у

(т — 7 )3 = Л-«*-/- -=- Л-0'006 0!01- I = 89.1Q6 к3.

v н,/ 2п%ср 2-3,14-40-5- 10е

Откуда Т—7'н1 = 446 К.

Для уменьшения скорости охлаждения с 14 К/с до 10 К/с необходим подогрев Тп — 773—273—446 = 54 К.

Определение погонной энергии сварки. Из формулы (2.22) требуемая погонная энергия, обеспечивающая скорость охлаждения 10 К/с, равна

3,14-40 - 5 ■ 10е (773—273)3

ф„1 =0,01

Ю

= 1,25- 10е Дж/м.

6340

В примере q/v = 1,06• 10е. Погоииую энергию сварки можно увели­

чить с 1,06-10* до 1,25-10* Дж/м за счет увеличения тока с 220 А до 260 А или за счет снижения скорости сварки с 22 м/ч до 10 м/ч.

3. Пластины из стали 40Х толщиной 10 мм сваривают встык многослой­ным швом короткими участками.

Режим сварки: ток /=180 А, напряжение дуги (/=24 В, скорость сварки о = 2 мм/с; эффективный к. п. д. ті = 0,8. Начальная температура 7'н = 290 К.

Определить длину завариваемого короткого участка с учетом того, что температура мартенситного превращения стали 40Х близка к 570 К-

Теплофизические коэффициенты принимаем, как в примере 1.

Температура охлаждения первого слоя

Гв= Г„ +50 = 570 + 50 = 620 К.

Эффективная мощность дуги

q =0,8-180-24 = 3480 Дж/с.

Поправочный коэффициент для стыкового соединения йз=1,5; коэффи­циент горения дуги fcr=0,75. Длину участка, прн которой первый слой не охлаждается ниже 620 К, определяем по формуле (2.30)

, ____________________ Ц?-0..75-Задо;_______________ = о, И м= ПО мм.

4-3.14-40-5-10* 0,0183-0,002 (620 — 290)2

СВАРКА И СВАРИВАЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ПОРИСТЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ОСНОВЕ (Третьяков А. Ф.)

39.1. Классификация пористых материалов Пористые материалы (ПМ) на металлической основе применяются в каче­стве фильтроэлемеитов, смесителей, газовых линз, глушителей шума и др ПМ классифицируются по назначению, химическому составу и типу струк­турообразующих …

КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ МАТРИЦЕЙ (Чернышова Т. А.)

38.1. Классификация Композиционные материалы — это материалы, армированные наполнителями, определенным образом расположенными в матрице Наполнителями чаще всего являются вещества с высокой энергией межатомных связей, высо­копрочные и высокомодульиые, однако в сочетании …

ПЛАСТМАССЫ (Зайцев К. И.)

37.1. Состав и свойства 37.1.1. Получение пластмасс Пластмассы — это материалы, полученные на основе синтетических нли ес­тественных полимеров (смол). Синтезируются полимеры путем полимериза­ции или поликондеисацни мономеров в присутствии катализаторов при …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

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

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.