ВНУТРЕННИЕ УСИЛИЯ И ДЕФОРМАЦИИ ПРИ СВАРКЕ

Остывание металла при сварке

В процессе сварки температура каждой точки околошовной зоны быстро возрастает, достигает максимума и затем посте­пенно снижается. Весь этот процесс изменения теплового состоя­ния точки называется термическим циклом. Чем ближе находит­ся точка к оси шва, тем быстрее она нагревается и тем выше ее максимальная температура. На линии сплавления максималь­ная температура каждой точки равна температуре плавления металла.

Практический интерес представляет регулирование скорости остывания околошовной зоны в целях получения благоприятных структур и избежания нежелательных закалочных явлений и трещин. Наибольшую скорость остывания будут иметь точки на линии сплавления, где температура сварочного нагрева наибо­лее высокая. Линию сплавления приближенно можно принять за ось шва. По мере удаления от оси шва скорость остывания точек околошовной зоны постепенно понижается. Вследствие этого о пригодности намечаемого режима сварки для заданной марки стали можем судить по величине скорости остывания то­чек, лежащих на оси шва, так как в этих точках скорость осты­вания наибольшая.

При сварке тонких пластин стыковым швом скорость осты­вания точек на оси шва определяется по формуле Н. Н. Рыка- лина [1]

д.._2*Хст(Г-Г0)»

где w — скорость остывания в град/сек;

X — коэффициент теплопроводности стали в кал/см-сек-град; су — объемная теплоемкость в кал/см* -град; q — эффективная мощность источника нагрева в кал /сек; v — скорость сварки в см/сек;

8 — толщина пластин в см;

Т о — начальная температура металла, равная температуре

окружающей среды или температуре предварительного подогрева, в °С;

Т — температура металла, ниже которой в зависимости от скорости остывания будут образовываться те или иные структуры, в °С.

При подсчете скорости остывания температура Т представляет

Скорость остывания при наплавке валика на массивное из­делие, принимаемое нами за полубесконечное тело, определяется по формуле

2 тгЦГ-Го)2 /1/|Ч

w =—*--------------------------------------------------- (14)

Скорость остывания при сварке толстых пластин определяется по формуле

2пХ (Т — Т0)2 Пг

w = (1)--------------- —, (15)

Я

где о) — безразмерный критерий процесса.

Безразмерный критерий со находим по графику, представлен­ному на фиг. 8, в зависимости от величины параметра, кото­рый определяется по формуле

При однослойной сварке стыковым швом толстых пластин

критерий о) принимается в зависимости от на графике фиг. 8.

При наплавке валика на толстую пластину или в случае нало­жения первого слоя многослойного шва безразмерный критерий

со выбирают таким образом: если > 2,5, то о) берут на кривой

«пластина», если значение лежит в пределах от 0,4 до 2,5, то со берется на графике по кривой «толстая пластина» (плоский слой), если ^-<0,4, то со = 1, что соответствует скорости осты­вания полубесконечного тела.