м до 76 см. Розподіл будуємо на осі шва (У = 0), на відстані 1см від осі шва (у = 1), 1,5 см і 2см. Графік розподілу представлений нижче.
В
Рисунок 3 - Ізотерми уздовж осі шва
Розподіл температур вздовж осі У розраховуємо за тією ж формулою, що і розподіл температур вздовж осі Х.
Проводимо розрахунок розподілу температур в поперечному перерізі шва, тобто вздовж осі Y, на поверхні металу при х = {1, 2, 3, 4} см. Розрахунок ведемо за формулою,
T ( R , x) = () В· exp + Т н . br/>
Графіки представлені нижче.
В
Рисунок 4 - Ізотерми в поперечному перерізі осі шва
Термічний цикл точок зварного з'єднання.
Термічний цикл будуємо для. За формулою для ширини зони з температурою вище заданої,
В
см. Для побудови графіка використовуємо формулу
.
Графік представлений нижче.
В
Рисунок 5 - Термічний цикл
3.3 Розрахунок швидкості охолодження
Миттєва швидкість охолодження є першою похідною температури по часу:
В
Так як в більшості випадків виявляється достатнім наближене визначення швидкості охолодження, то використовують теорію потужних бистродвіжущихся джерел теплової енергії без урахування тепловіддачі. Швидкості охолодження зазвичай визначають для осі шва через незначного її відмінності від швидкості охолодження околошовной зони.
Для розрахунку швидкості охолодження використовуємо формулу:
w = 2p В· l В· (Т-Т н ) 2 /[q/V],
де q - ефективна теплова потужність, Вт,
Т - критична температура, Т = А с3 = 755 0 С,
Тн - початкова температура, Тн = 20 про С,
l - коефіцієнт теплопровідності, l = 41,9 Вт/м 0 С,
cr - об'ємна теплоємність, cr = 4,8 Дж/см 3 С,
V - швидкість зварювання, cм/с.
w = 2 В· 3,14 В· 0,419 В· (755 - 20) 2 /(6930/0,09) = 18,46 гр/с. p> Отримане значення О”П‰ не входить в оптимальний діапазон швидкостей охолодження (2 ... 4). Для зварювання стали 45 необхідно застосовувати спеціальні технологічні прийоми.
3.4 Визначення ізотерми на поверхні зварюваного металу
У результаті впливу зварювального джерела теплоти зварюваний метал розплавляється. Метал, обмежуваний ізотеричних поверхнею Т = Т пл , утворює зварювальну ванну. p> Зварювальна ванна переміщається по зварювального виробу разом з джерелом теплоти. Після затвердіння розплавленого металу зварювальної ванни утворюється шов. Глибина і форма проплавления залежать від зосередженості джерела теплоти, обумовленою способом зварювання і силою зварювального струму.
Кристалізація розплавленого металу складається з двох елементарних, що одночасно протікають процесів:
1) зародження зародків або центрів кристалізації,
2) зростання кристалітів з цих центрів.
Кристали ростуть з деякими зупинками, тобто шарами. Центрами кристалізації для кожного наступного шару є різні нерівності попереднього.
Швидкість кристалізації визначається числом центрів кристалізації і лінійною швидкістю росту кристалів в одиницю часу.
Теорія безперервної кристалізації передбачає спокійне затвердіння рідини без перемішування рідкого металу внутрішніми конвективними струмами. Ця теорія має обмежене застосування. p> Умови в яких протікають кристалізаційні процеси в зварювальної ванні:
а) наявність у ванні центрів кристалізації у вигляді зерен основного металу на кордоні сплавки;
б) одночасний з кристалізацією введення теплоти в зварювальну ванну рухомим зварювальним джерелом енергії, швидкість руху якого визначає швидкість переміщення фронту кристалізації;
в) значний градієнт температур у ванні, великий перегрів металу в центрі шва;
г) інтенсивне перемішування металу ванни;
д) малий обсяг і нетривалий існування зварювальної ванни, великі середні швидкості росту кристалів;
е) вплив на кристалізується метал термодеформаційного циклу.
При затвердінні розплавленого металу зварювальної ванни переважає гетерогенний процес кристалізації і тільки в центральній частині ванни в дуже рідкісних випадках можлива гомогенна кристалізація. Під впливом конкретних теплових і кінетичних умов кристалізації металу шва, хімічного складу сплаву, градієнта температур, швидкостей зварювання і кристалізації в різних зонах шва можливе утворення різної первинної структури-столбчатой, поліедріческіх. Стовпчаста і поліедріческіх структура можуть у свою чергу бути ніздрюватими, ячеисто-дендритними, дендритними. Всі ці структури в шві можна не тільки отримати, але і управляти їх розвитком, змінюючи умови зростання, як це слід з теорії концентраційного переохолодження. Такі параметри росту кристалу, як швидкість крист...
