ЗАВДАННЯ НА КУРСОВУ РОБОТУ
Теплофізичні властивості матеріалу
МатеріалТемпература плавлення Т, ККоеффіціент теплопровідності l, Вт/(м · К) Об'ємна теплоємність з r, Дж (м3? К) Коефіцієнт температуропровідності? , М2/сСплав ХН78Т1750255? +1065? 10-6
Параметри режиму зварювання
Спосіб сваркіТолщіна деталі d, ммРежім сваркіКоеффіціент j, Вт/(м2? К) I, AU, B?, м/сручной дуговая3125260,0010
Розрахувати температурне поле ЕОМ.
За отриманими даними на масштабно-координатної папері формату А4 побудувати графіки залежності температурного поля:
Т1 (x, y, z)=f1 (x) для y · 10-3: 0, 10, 20, 30, 50 мм;
Т2 (x, y, z)=f2 (± y) для x · 10-3: 0, - 10, - 20, - 50, - 100 мм.
Визначити температуру на початку, середині і наприкінці зварного шва, довжина якого 200 мм, через 12 с після закінчення зварювання.
Визначити ізотерми Т=1560 К, Т=1200 К, Т=800, Т=500 К на поверхні тіла.
Результати розрахунку ізотерм привести у вигляді табличних даних і графіків 4-х ізотерм на масштабно-координатної папері формату А4.
Зробити висновок
КОРОТКІ ТЕОРИТИЧЕСКИЕ ВІДОМОСТІ
Температурне поле є розподіл температур в тілі в конкретний момент часу. Температура в загальному випадку може бути не тільки функцією координат х, у, z окремих точок, але і функцією часу T=T (x, y, z, t) .В останньому випадку температурне поле є об'ємним. Воно може бути також плоским T=T (x, y, t) або лінійний T=T (x, t).
У розрахунках теплових процесів при зварюванні широко використовують залежності, отримані шляхом схематизації і спрощення дійсних процесів розповсюдження теплоти.
. Джерела теплоти приймають або зосередженими, або розподіленими за відповідним законом, який дозволяє відносно просто описати процес поширення теплоти.
. Форми тіла спрощують.
. Теплофізичні коефіцієнти l, а, з r, a приймають не залежними від температури. Це допущення хоча і спотворює дійсний процес поширення теплоти в тілі, але значно спрощує математичні вирази.
Зазначені припущення дозволяють отримати струнку теорію розподілу температури в тілах при нагріванні їх різними рухомими джерелами теплоти. Ця теорія добре відбиває якісну картину, а в ряді випадків дає також і достатню для технічних розрахунків точність опису зварювальних процесів. Найбільші похибки в описі полів температур спостерігаються в зонах поблизу дії джерел теплоти. В окремих точках, де знаходяться зосереджені джерела, розрахункова температура досягає нескінченно великих значень. Визначення температур у цих зонах з метою встановлення їх значень за викладеними тут методикам виробляти не слід. Математичний апарат теорії, доповнений експериментальними даними, а також описом істоти фізичних явищ, є зручним інструментом для вираження процесів розповсюдження теплоти при зварюванні.
У разі застосування рухомого зосередженого джерела тепла (електрична дуга, електронний промінь) зміна температурного поля в виробах, які зварює в початковий момент часу визначає менші області підвищених температур. У міру збільшення часу дії джерела розміри цих областей зростають до певних значень і залишаються незмінними при нормальних параметрах режиму до завершення зварювання. Після припинення дії рухомого джерела охолодження металу відбувається інтенсивніше, оскільки введення тепла припинений, а введене тепло тільки поширюється в тілі і віддається в навколишнє середовище конвективним шляхом або за допомогою радіації.
У зв'язку з цим розрізняють три стадії зміни температурного поля:
теплонасищеніе, коли його розміри в рухливій системі координат, пов'язаної з джерелом, збільшуються;
граничне, або сталий стан, коли температурне поле, залишаючись однаковим, переміщується разом з джерелом тепла (квазістаціонарне температурне поле);
вирівнювання температури, коли джерело тепла перестає діяти.
Випадок 1. Зварювання виконується за один прохід з повним проплавленням вироби, що забезпечує рівномірне тепловиділення і встановлення однакових температур по товщині елемента. Такий розподіл теплоти у виробі спостерігається при виконанні стикових і кутових швів на тонколистових конструкціях, а також при однопрохідної зварюванні встик листів середньої і великої товщини інтенсивними джерелами.
У цьому випадку зварювальну дугу (електронний промінь, газове полум'я) можна представити як рухливий лінійний джерело теплоти, діючий в пластині, температурне пол...
