Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
Топ:
Характеристика АТП и сварочно-жестяницкого участка: Транспорт в настоящее время является одной из важнейших отраслей народного хозяйства...
Оснащения врачебно-сестринской бригады.
Методика измерений сопротивления растеканию тока анодного заземления: Анодный заземлитель (анод) – проводник, погруженный в электролитическую среду (грунт, раствор электролита) и подключенный к положительному...
Интересное:
Влияние предпринимательской среды на эффективное функционирование предприятия: Предпринимательская среда – это совокупность внешних и внутренних факторов, оказывающих влияние на функционирование фирмы...
Аура как энергетическое поле: многослойную ауру человека можно представить себе подобным...
Наиболее распространенные виды рака: Раковая опухоль — это самостоятельное новообразование, которое может возникнуть и от повышенного давления...
Дисциплины:
2020-03-31 | 155 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Введение
Тепловые основы сварки - прикладная научная дисциплина, изучающая источники тепла, охлаждение и нагрев металла, и их влияние на протекающие при сварке процессы.
При сварке происходит резкое изменение температуры металла шва от температуры окружающей среды до температуры плавления металла и выше. В этом промежутке температур происходит расплавление и кристаллизация металла, фазовые и структурные превращения: химические реакции в жидкой ванне; объемные изменения основного и наплавленного металла.
Для того чтобы управлять этими процессами, прогнозировать трудности при сварке, и пользуются тепловой теорией, сущность которой состоит в определении температуры в любой точке тела в любой момент времени от действия источника нагрева.
Определение температуры возможно двумя способами: расчетным и экспериментальным. Соответственно экспериментальный метод требует физической постановки задачи и основан на использовании термочувствительных красок и лаков, термопар и пирометров, а расчетный метод основан на теории расчета тепловых полей, в которой определение температуры сводится к решению уравнения через изученные функции от времени, координат и постоянных параметров.
Выбор и обоснование расчетной схемы
Исходные данные
Таблица 1 - таблица исходных данных
№ варианта | Материал | Тип соединения | Толщина пластины, мм | Способ сварки | Диаметр сварочной проволоки, мм |
15 | Ст3 | С | 5 | ДЗГ | 2 |
В данном варианте предлагается провести расчет тепловых полей при сварке двух металлических пластин, изготовленных из конструкционной углеродистой стали обыкновенного качества с содержанием углерода не более 0,3%, толщиной 5 мм в стык. В качестве способа сварки выбрана дуговая сварка в среде защитного газа, а именно - углекислого (СО2). В качестве электрода предлагается использовать проволоку диаметром 2 мм.
|
Для дальнейших расчетов необходимы следующие теплофизические свойства стали Ст3 [1,2]:
. Температура плавления - Тр1, К.
. Коэффициент теплообмена - а, см2/с.
. Коэффициент теплопроводности - л, Вт/см •К.
. Удельная теплоемкость - Сс, Дж/см3 • К.
. Коэффициент теплоотдачи - б, Вт.
Числовые значения данных теплофизических свойств стали Ст3 приведены в таблице 2.
Таблица 2 - таблица теплофизических свойств стали Ст3
Тр1, К | а, см2/с | л, Вт/см •К | Сс, Дж/см3 • К | б, Вт |
1808 | 0,08 | 0,38 | 4,8 | 0,0291 |
* Тр1 - температура плавления стали Ст3; * а - коэффициент теплообмена; * л - коэффициент теплопроводности; * Сс - удельная теплоемкость; * б - коэффициент теплоотдачи. |
Определение режимов сварки
сварка изотермический ванна
Используя исходные данные (таблица 1) необходимо выбрать по справочной литературе соответствующие режимы сварки, а именно: силу сварочного тока, напряжение на дуге и скорость сварки [3].
Сила сварочного тока I = 180 - 200 A.
Напряжение на дуге U = 28 - 30 В.
Скорость сварки Vсв = 20 - 22 м/ч.
Поскольку значение всех режимов сварки задано в интервальном значении, то для расчетов необходимо выбрать величину, лежащую в интервале для каждого параметра сварки соответственно. Принятые для расчетов величины всех режимов сварки приведены в таблице 3.
Таблица 3 - значение величин режимов сварки.
Режим сварки | Сила сварочного тока I, A | Напряжение на дуге U, В | Скорость сварки Vсв, см/с |
Значение параметра | 200 | 30 | 0,55 |
Выбор расчетной схемы
Выбор расчетной схемы - наиболее ответственный момент в работе над заданием. Неправильный выбор расчетной схемы повлечет за собой значительные искажения картины температур.
В основу схематизации нагреваемых тел положено представление о распределении температур по толщине детали. Выделяют три основных расчетных схемы тела: полубесконечное тело, бесконечная пластина и плоский слой.
|
В основе определения той или иной расчетной схемы лежит определение отношения максимальной температуры точки с координатами у = 0 и z = д (д - толщина пластины) к температуре плавления заданной стали (таблица 1) [1, 4].
Максимальная температура точки с координатами у = 0 и z = д определяется по формуле [4]:
, (1.2)
где Тмах - максимальная температура точки с координатами у = 0 и z = д, К; q - эффективная тепловая мощность, Вт; Vсв - скорость сварки, см/с; д - толщина листа пластины, см; Сс - удельная теплоемкость, Дж/см3 • К.
К.
После определения Тмах необходимо определить величину проплавления пластины, то есть определить соотношение между максимальной температурой точки с координатами у = 0 и z = д и температурой плавления [1, 4]:
, (1.3)
где S - величина проплавления пластины; Тмах - максимальная температура точки с координатами у = 0 и z = д, К; Тр1 - Температура плавления, К.
Поскольку величина проплавления пластины больше 0,9 от температуры плавления пластины, то в качестве расчетной схемы тела выбирается бесконечная пластина. Так же на данном этапе необходимо определиться и с источником энергии. Так как в данном варианте скорость сварки в два раза больше скорости при ручной дуговой сварки, а в качестве способа сварки предлагается дуговая сварка в среде защитного газа, то в целесообразно использовать быстродвижущийся линейный источник энергии [1, 4].
Заключение
В данной курсовой работе производится расчет тепловых полей при однопроходной сварке по заданным условиям (таблица 1). В ходе выполнения работы были определены значения температуры при различных значениях координат х, у и времени t (таблица 4). На основании полученных расчетных данных был построен график изотермических циклов, для точек, лежащих на оси шва при разных значениях координаты у и времени t (рисунок 1). По данному графику можно судить о корректности, предложенных справочной литературой [3], основных режимов сварки, а именно силе сварочного тока, напряжения на дуге и скорости сварки. В данном варианте можно говорить о там, что предложенные режимы сварки были не корректны, потому что они не обеспечили оптимальных условий для процесса сварки, а именно расплавления металла и образования сварочной ванны. Для получения оптимальных условий сварки необходимо изменить один или несколько из основных режимов сварки. Например, увеличение силы сварочного тока, напряжения на дуге и уменьшение скорости сварки приведут к резкому увеличению температуры, до которой разогревается метал, и следовательно к образованию сварочной ванны. Кроме того по графику изотермических циклов (рисунок 1) можно определить ряд параметров сварочной ванны.
|
Так же в данной работе был построен график изотермических линий (рисунок 2), для чего были определены значения координаты у при различном значении координаты х, и заданных приращениях температуры и времени (таблица 5,6,7). Соответственно по данному графику можно определить ряд таких важных параметров, как ширина сварочного шва или длина сварочной ванны. Так же была определена зависимость характера и вида изотерических линий от величины эффективной тепловой мощности и скорости сварки. Уменьшение эффективной тепловой мощности, при неизменном значении других параметров, привело к уменьшению размера изотермических линий, то есть к уменьшению длины сварочной ванны и ширины сварочного шва, а уменьшение скорости сварки, при неизменном значении других параметров, наоборот, привело к увеличению размеров изотермических линий. На основании этого можно сделать вывод о том, что уменьшение скорости сварки и увеличение эффективной тепловой мощности способствует большему нагреву метала, а следовательно, повышается вероятность образования сварочной ванны.
Помимо построения графиков изотермических линий (рисунок 2) и изотермических циклов (рисунок 1), в курсовой работе были определены параметры сварочной ванны, к которым относятся такие важные характеристики, как ширина сварочного шва, длина сварочной ванны или мгновенная скорость охлаждения, или ширина зоны нагрева, графическим и аналитическим способами. Сопоставление данных полученных аналитическим и графическим методами позволяет судить о правильности расчетов проведенных для построения графиков изотермических линий (рисунок 2) и изотермических циклов (рисунок 1). В данном варианте различие величин параметров сварочной ванны, определенных графическим и аналитическим методами в большинстве случаев не привыкает 10%, что свидетельствует о правильности расчетов. Различие больше чем в 10% можно объяснить наличием ряда допущений, которые полагаются при определении и выборе расчетной схемы, а также в формулах предложенных справочной литературой [4] для определения параметров сварочной ванны аналитическим способом.
|
Введение
Тепловые основы сварки - прикладная научная дисциплина, изучающая источники тепла, охлаждение и нагрев металла, и их влияние на протекающие при сварке процессы.
При сварке происходит резкое изменение температуры металла шва от температуры окружающей среды до температуры плавления металла и выше. В этом промежутке температур происходит расплавление и кристаллизация металла, фазовые и структурные превращения: химические реакции в жидкой ванне; объемные изменения основного и наплавленного металла.
Для того чтобы управлять этими процессами, прогнозировать трудности при сварке, и пользуются тепловой теорией, сущность которой состоит в определении температуры в любой точке тела в любой момент времени от действия источника нагрева.
Определение температуры возможно двумя способами: расчетным и экспериментальным. Соответственно экспериментальный метод требует физической постановки задачи и основан на использовании термочувствительных красок и лаков, термопар и пирометров, а расчетный метод основан на теории расчета тепловых полей, в которой определение температуры сводится к решению уравнения через изученные функции от времени, координат и постоянных параметров.
Выбор и обоснование расчетной схемы
Исходные данные
Таблица 1 - таблица исходных данных
№ варианта | Материал | Тип соединения | Толщина пластины, мм | Способ сварки | Диаметр сварочной проволоки, мм |
15 | Ст3 | С | 5 | ДЗГ | 2 |
В данном варианте предлагается провести расчет тепловых полей при сварке двух металлических пластин, изготовленных из конструкционной углеродистой стали обыкновенного качества с содержанием углерода не более 0,3%, толщиной 5 мм в стык. В качестве способа сварки выбрана дуговая сварка в среде защитного газа, а именно - углекислого (СО2). В качестве электрода предлагается использовать проволоку диаметром 2 мм.
Для дальнейших расчетов необходимы следующие теплофизические свойства стали Ст3 [1,2]:
. Температура плавления - Тр1, К.
. Коэффициент теплообмена - а, см2/с.
. Коэффициент теплопроводности - л, Вт/см •К.
. Удельная теплоемкость - Сс, Дж/см3 • К.
|
. Коэффициент теплоотдачи - б, Вт.
Числовые значения данных теплофизических свойств стали Ст3 приведены в таблице 2.
Таблица 2 - таблица теплофизических свойств стали Ст3
Тр1, К | а, см2/с | л, Вт/см •К | Сс, Дж/см3 • К | б, Вт |
1808 | 0,08 | 0,38 | 4,8 | 0,0291 |
* Тр1 - температура плавления стали Ст3; * а - коэффициент теплообмена; * л - коэффициент теплопроводности; * Сс - удельная теплоемкость; * б - коэффициент теплоотдачи. |
Определение режимов сварки
сварка изотермический ванна
Используя исходные данные (таблица 1) необходимо выбрать по справочной литературе соответствующие режимы сварки, а именно: силу сварочного тока, напряжение на дуге и скорость сварки [3].
Сила сварочного тока I = 180 - 200 A.
Напряжение на дуге U = 28 - 30 В.
Скорость сварки Vсв = 20 - 22 м/ч.
Поскольку значение всех режимов сварки задано в интервальном значении, то для расчетов необходимо выбрать величину, лежащую в интервале для каждого параметра сварки соответственно. Принятые для расчетов величины всех режимов сварки приведены в таблице 3.
Таблица 3 - значение величин режимов сварки.
Режим сварки | Сила сварочного тока I, A | Напряжение на дуге U, В | Скорость сварки Vсв, см/с |
Значение параметра | 200 | 30 | 0,55 |
|
|
Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...
Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют...
Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!