ТКМ раздаточный материал / Лекции раздаточный материал / 4 Раздаточный материал лекции Сварка / 5 Температурное поле источника теплоты

ТЕМПЕРАТУРНОЕ ПОЛЕ ИСТОЧНИКА ТЕПЛОТЫ ПРИ СВАРКЕ

Энергия источника теплоты (электрической дуги, газового пламени и т.д.) расходуется на нагрев металла свариваемого изделия, на расплавление электрода или присадочного материала, на плавление защитного флюса или покрытия электрода и на тепловые потери. Распределение температуры в свариваемом металле зависит от мощности теплового источника, физических свойств металла (теплоемкость, температура плавления и др.), размеров свариваемой конструкции, скорости перемещения источника теплоты и т.д. Температурное поле, создаваемое источником теплоты в металле сварного изделия, представлено на рис. 28С.

а

б в

Рис. 28С Температурное поле источника теплоты

а – объемное температурное поле; б – распределение максимальных температур вдоль оси У; распределение температур вдоль оси Х; q – источник теплоты; Vсв – скорость сварки (скорость перемещения источника теплоты); Тпл – температура плавления металла; Тх и Tz – распределение температур по оси Х и z соответственно; ТмахА; ТмахВ; ТмахС – максимальная температура нагрева в точках А, В и С соответственно; Тy мах – распределение максимальных температур вдоль оси У (кривая, соединяющая максимальные температуры точек А; В; С); t махА; t махВ; t махС – время достижения максимальной температуры в точках А, В и С соответственно; Т₀ – температура окружающей среды..

При приближении источника теплоты к линии I-I (рис. 28С,а) температура в каждой точке, расположенной на этой линии (А, В, С) сначала повышается, достигает максимума при пересечении им этой линии и начинает снижаться в результате охлаждения по мере удаления q от линии I-I (рис. 28С, в). При этом, температура нагрева точки зависит от положения точки относительно источника теплоты. Чем ближе расположена точка к q, тем выше температура ее нагрева (рис. 28С, а; рис. 28С, в).

Термический цикл сварки

Металл в любой точке сварного соединения испытывает нагрев и последующее охлаждение. Изменение температуры (Т) в какой либо точке сварного соединения от времени (t) называется термическим циклом сварки или сварочным термическим циклом (СТЦ) (рис. 29С).

Рис. 29С. Термический цикл сварки.

а – термический цикл однопроходной сварки; б - термический цикл многопроходной сварки

Тмах – максимальная температура нагрева в точке сварного соединения при укладке одного валика при однопроходной сварке; Тмах1 - максимальная температура нагрева в точке сварного соединения при укладке первого валика многопроходного соединения; Тмах2 - максимальная температура нагрева в той же точке сварного соединения при укладке второго валика многопроходного соединения; Тмах3 - максимальная температура нагрева в той же точке сварного соединения при укладке третьего валика многопроходного соединения

Параметры сварочного термического цикла (рис. 30С)

Рис. 30С. Параметры сварочного термического цикла.

Т₀ - температура окружающей среды; Тмах – максимальная температура нагрева; Тирз – температура интенсивного роста зерна (Тирз зависит от химического состава металла и лежит в диапазоне~ 900-1100 ⁰С); tирз – время пребывания выше температуры интенсивного роста зерна, с; t8/5 - время пребывания в интервале температур 800 – 500 ⁰С; t6/5 – время пребывания в интервале температур 600 – 500 ⁰С, с; tн – время нагрева до максимальной температуры, с; Vсв – скорость сварки, м/ч; W6|5 – скорость охлаждения в интервале температур 600 – 500 ⁰С, ⁰С/ с.

W6|5 = (600-500)/ t6/5 = 100/ t6/5, ⁰С/с

3