СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ

Характер распределения температуры в свариваемых элементах

При электродуговой сварке источником тепла является сва­рочная дуга; тепловая мощность ее q лгал сек. выражается величи­ной

q — 0,24 • Т| •£/•/,

где U и /—напряжение и сила сварочного тока в вольтах и амперах;

Tj — коэфициент использования тепла сварочной дуги.

При неподвижном источнике тепла (заварка отверстия) рас­пределение температуры в тонком листе может быть определено изотермами, которые представляются в виде концентрических окружностей (рис. 15). С увеличением продолжительности на-
грена температуры отдельных точек листа повышаются, но лишь до некоторого предела, выше которого температура не подни­мается, как бы долго ни производить нагрев. На рис. 16 приве­дены кривые изменения во времени температуры отдельных точек, находящихся на различных расстояниях от постоянного источ­ника тепла. Как видно из кривых, каждая точка со временем достигает предельного состояния нагрева, причем наивысшая температура нагрева тем больше, чем ближе точка располо­жена к источнику тепла.

Характер распределения температуры в свариваемых элементах

Рис. 15. Распределение темпера­туры при нагреве пластины непо­движным сосредоточенным источ­ником тепла.

При подвижном источнике тепла (наплавка валика, сварка встык) характер распределения температуры меняется, и изотермы вытягиваются по направлению движения источника тепла. На

Характер распределения температуры в свариваемых элементах

Рис. 16. Изменение во времени темпера­туры нагрева точек, находящихся на рас­стояниях г от постоянно действующего' источника тепла.

рис. 17 приведены изотермы и кривые распределения темпера­туры в сечениях, параллельных и перпендикулярных оси шва, для предельного состояния нагрева от точечного источника тепла, перемещающегося равномерно и прямолинейно. Как видно из кривых распределения температуры в сечениях, параллель­ных оси шва, максимум температуры достигается тем позже чем дальше продольное сечение отстоит от оси шва (рис. 17, а) На плане линия максимальных температур для различных про дольных волокон изображена пунктирной кривой (рис. 17, б) Распределение температур в сечениях, нормальных оси шва приведено на рис. 17, в, из которого видно, что чем дальше сечение, тем шире зона нагрева, но тем ниже наибольшая тем пература.

При подвижном источнике тепла предельное состояние на грева характеризуется неизменностью температурного поля, ко торое перемещается вместе с источником тепла. Таким образом вместо, определения температуры в каком-либо сечении, нор­мальном к оси шва в различные моменты времени, можно опре­делить температуру в данный момент времени в различных се - 24
чениях, расположенных на таких расстояниях от источника тепла, на каких может оказаться рассматриваемое сечение при дви­жении источника тепла с заданной скоростью.

Характер распределения температуры в свариваемых элементах

Рис. 17. Температурное поле при предельном состоянии нагрева движущимся источником тепла.

Характер изотерм и абсолютное значение температур сильно зависят от скорости движения источника тепла (скорости сварки). На рис. 18 приведены кривые распределения температур по оси шва для различных скоростей сварки, в том числе и для непо­движного источника тепла (пунктирнаякри - VW

Рис. 18. Изменение кривых р? спределения ТЄМПС' ратуры по оси шва в зависимости от скорости сварки.

О

вая). Как видно из гра­фика, с увеличением скорости сварки темпе­ратура перед источни­ком тепла резко пони­жается, а температура позади источникатепла повышается. Соответ­ственно с увеличением скорости сварки шири­на зоны нагрева умень­шается.

На рис. 19 приведены, по данным Рыкалина Н. Н. [9], изо­термы при сварке встык стальных листов толщиной 10 мм. Уве­личение скорости сварки v при сохранении тепловой мошности сварочной дуги q приводит к уменьшению зоны нагревя (рис. 19, о., б). Наоборот, увеличение мощности q без изменение скорости v (рис. 19, б, в) приводит к увеличению зоны нагрерл.

Следует отметить, что изменение режима сварки (мощности^ и [скорости v), происходящее таким образом, чтобы количество тепла, выделяемое на 1 пог. см шва, оставалось постоянным, не обеспечивает одинаковых условий нагрева. На рис. 20 приведены изотермы для трех различных режимов сварки (по данным Н. Н. Рыкалина (91), из которых видно, что несмотря на то, что,

^ = const, т. е. количество тепла, выделяемое на 1 пог. см шва,

У

600° 8000

д= №00кэд/се*

. и=0,2 см/сек

а) TtJ1 ггг

-20см -18 -12 -8 0

Характер распределения температуры в свариваемых элементах

остается постоянным при всех трех режимах, характер нагрева

Характер распределения температуры в свариваемых элементах

-20ся -18 -12 - в

_ -*см 0 +2см

800° 1000° 1200° К

6001

ж

-Цел

'Щи -19 -12

0 +2см

при постоянстве отношения

но

Характер распределения температуры в свариваемых элементах

600° 600° 1000°

-20см -16 -12 ~8

0 +2см

дуги и скоростях сварки.

Характер распределения температуры в свариваемых элементах

Рис. 19. Распределение температуры Рис. 20. Распределение температуры

при различных мощностях сварочной ^ ш *7

разных значениях мощности свароч­ной дуги q и скорости сварки v.

резко различен. С увеличением мощности q изотермы вытягива­ются, и зона разогрева, незначительно увеличиваясь по ширине, резко возрастает по длине.

При сварке малых толщин можно считать, что распределение температур по толщине листов равномерно. При наплавке валика на толстые листы температура нагрева изменяется и по толщине листа для участков, расположенных вблизи от дуги. На рис. 21 приведено температурное поле предельного состояния нагрева при наплавке валика на стальной лист толщиной 20 мм, из ко­торого видно, что неравномерность нагрева по толщине имеет место на участке шириною около б см и длиною около 8 см. На остальной части листа распределение температур по толщине практически равномерно.

■?б

Если бы источник тепла действовал непрерывно, то измене­ние температуры отдельных точек, расположенных на различных расстояниях от источника тепла, изобразилось бы кривыми Т„ Tit Т3 (рис. 22).

Если по прошествии t0 секунд действие источника тепла пре­кратится, то изменение температуры в последующие моменты времени определится, если предположить, что с момента вре*

Характер распределения температуры в свариваемых элементах

Рис. 21. Температурное поле толстого листа при ^предельном 'со­стоянии нагрева подвижным источником тепла.

мени U буду г одновременно действовать два источника тепл? продолжает действовать первый источник и начнет действовать второй, отрицательный, источник тепла, равный по мощности пер- пому, но обратного знака. Изменение температур от одного вто­рого источника тепла изобразится такими же кривыми Tlt Тг, Г3, как и от первого источника, начало которых будет смещено от начала трех кривых от первого источника тепла на t0 секунд.

Действительные температуры при действии обоих источников тепла представляют собою для каждого данного момента времени сумму температур, создаваемых обоими источниками тепла (изо­бражены пунктиром на рис. 22).

Из приведенных кривых видно, что точки, достаточно удален­ные от источника тепла (кривые 7'3), после прекращения дей-

Характер распределения температуры в свариваемых элементах

Рнс. 22. Определение температуры точек в процессе остывания пластины, нагревавшейся неподвижным источником тепла.

ствия источника тепла еще продолжают нагреваться, и лишь через некоторый промежуток времени после окончания сварки температура их начинает понижаться.

СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ

Сварка монтажных стыков

Как отмечалось выше, при стыковании на монтаже двух сек­ций конструкции условия для выполнения сварки являются наиболее тяжелыми. Выполнение сварки всего сечения одно­временно— совершенно невозможно, а поэтому после наложения части швов …

Влияние методов выполнения шва

Если на общие деформации сварных конструкций большое влияние оказывает последовательность наложения отдельных швов, то на местные деформации и деформации из плоскости свариваемых листов существенное влияние оказывает метод выполнения каждого шва. …

Влияние последовательности наложения швов

Как отмечалось выше, при сварке сложных составных сече­ний и конструкций характер возникающих деформаций зависит от порядка наложения швов. Поэтому одним из основных средств борьбы с деформациями при изготовлении сварных конструкций …

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.