Теория сварочных процессов

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Теория сварочных процессов

В частности, к числу факторов, увеличивающих сопротивление металлических проводников, относятся упругие искажения решетки, все виды дислокаций, внедрения чужеродных атомов в кристаллическую решетку и другие дефекты
...
С увеличением температуры контакта сопротивление слояметалла вблизи контактирующей поверхности увеличивается и, казалось бы, следовало ожидать повышения общего сопротивления
...
Однако в действительности снижается предел текучести металла, сминаются выступы на поверхностях контакта, растет площадь контактирующих участков и общее сопротивление в контакте падает
...
Так, при сварке под флюсом электрическая дуга всегда шунтируется расплавленным шлаком, вследствие чего часть электрической мощности неизбежно расходуется на его перегрев
...
Если электропроводность шлака велика, часть тока, протекающего через него, увеличивается настолько, что тепловой баланс дуги нарушается и поддержание устойчивого горения ее становится невозможным
...
Механизм протекания тока в жидких металлах и шлаках различен и потому их сопротивление меняется по разным законам — в зависимости, например, от температуры
...
Подтверждением однотипности этого механизма в твердых и жидких металлах служит отсутствие скачка на кривой электропроводности в области температур перехода металла из твердого состояния в жидкое
...
Так, при электрошлаковой сварке или переплаве с увеличением удельного сопротивления шлака (при прочих равных условиях)температура шлаковой ванны повышается и одновременно растет коэффициент расплавления электрода, определяющий производительность процесса
...
Введение в шихту флюса сложных кремнекислородных анионов дает возможность снизить электропроводность расплавленного шлака, погрузить дугу под флюс и получить при этом устойчивый электродуговой процесс
...
Защита дуги флюсом существенно улучшает качество металла шва алюминия, предупреждает образование в нем пор, повышает электропроводность и коррозионную стойкость сварных соединений
...
В этом случае обмотка, создающая поле, или индуктор, может рассматриваться как первичная обмотка трансформатора, а нагреваемый металл — как вторичная обмотка, замкнутая накоротко
...
Таким образом, для индукционного нагрева необходим источник переменного тока соответствующей частоты и достаточной мощности — индуктор, размеры и форма которого
...
Практически может быть передана лишь небольшая тепловая мощность, увеличивающая температуру металла всего на несколько сотен градусов, что иногда используется для незначительного, медленно протекающего нагрега
...
Схема индукционного нагрева изделия токами высокой частоты (а) и типы индукторов (б)тору, представляющему собой обмотку из одного или нескольких витков медной трубки, по которой протекает охлаждающая вода
...
Это свойство оценивается низшей теплотворной способностью горючего фн, которая выражает количество теплоты в килокалориях, выделяющееся при полном сгорании 1 ма или 1 кг горючего
...
В этом одна из причин довольно широкого распространения многопламенных горелок (несколько малых источников пламени нагревают металл интенсивнее, чем один большой при том же общем расходе ацетилена)
...
Сущность его заключается в следующем: если на предварительно нагретую сталь направить струю кислорода, то железо и легирующие элементы сгорают с образованием жидких легко удаляемых оксидов
...
Тепловое состояние металла, шлака и других компонентов, взаимодействующих в процессе образования сварного соединения, в значительной мере обусловливает характер, направление и скорость протекания всех физико-химических и металлургических процессов
...
Величина и характер деформаций и напряжений, возникающих в конструкциях при сварке, зависят, главным образом, от цикла нагрева и охлаждения изделия, от характера температурных полей
...
Особенностями распределения тепла, скоростями отвода тепла и охлаждения места сварки определяется структура металла шва и различных участков основного металла, прилегающих к шву
...
Наконец, с тепловыми процессами непосредственно связаны такие важнейшие характеристики сварки, как скорость нагрева металла, скорость расплавления, производительность сварки и ее технико-экономическая эффективность
...
Чтобы изучить сварочные процессы и научиться управлять ими, нужно иметь хотя бы приближенное представление о законах нагревания тела и распространения в нем тепла
...
Наука о тепловых основах сварки рассматривает процессы распространения тепла при нагреве металла различными источниками, влияние их на процессы плавления металла, а также на термический цикл и возникающие в шве и основном металле структурные и объемные изменения
...
Для вычисления теплосодержания нужно проинтегрировать произведения гйТ истинной весовой теплоемкости на бесконечно малые приращения температуры в интервалах, где теплоемкость не имеет скачков, и учесть тепловые эффекты превращенийв критических точках
...
Соединив на чертеже точки с одинаковой температурой, получим линии равных температур, или изотермы, по характеру которых также можно судить о температурном поле
...
Поскольку практически свойства стали одинаковы по всем направлениям и тепло распространяется со все стороны с равной интенсивностью, изотермы представляют собой систему,200°СРис
...
В твердых телах этот процесс происходит исключительно путем последовательной передачи тепла от одного слоя к непосредственно соприкасающемуся с ним второму слою и т
...
Количество тепла, проходящее через эту площадку, должно быть пропорционально ее величине, времени протекания тепла и нормальному градиенту температур, т
...
Схематизацию источников тепла производят по следующим признакам:1)по распределенности — источники точечный, линейный, плоский и объемный;2)по времени действия — мгновенный и постоянно (непрерывно) действующий;3)по расположению относительно рассматриваемой точки — неподвижный, подвижный и быстродвижущийся
...
Если в тело неограниченных размеров тепло внесено мгновенно и распределено по некоторой плоскости равномерно, то распространение его будет происходить только в обе стороны от этой плоскости перпендикулярно к ней и, подчиняться единому закону
...
Учтя граничные условия и приняв интенсивность источника тепла Эг — ^ кал!см2, где С — общее количество тепла, введенного источником, а Г — площадь, на которой это тепло распределилось, можно решить уравнение (IV
...
На самом деле нам придется иметь дело с источниками, непрерывно действующими более или менее продолжительное время и распространенными в большем или меньшем объеме
...
Сущность его состоит в том, что температура от совместного действия совокупности распределенных в пространстве или времени источников принимается равной сумме температур от действия каждого отдельного источника
...
Поэтому приращение температуры любой прот извольной точки Ах (х, у, г) бесконечного тела при действии элементарного точечного источника в любой момент времени найдем по формуле (IV
...
Чтобы вывести зависимости распространения тепла при действии непрерывных сосредоточенных источников, воспользуемся известными выражениями для мгновенных источников тепла
...
Используя принцип наложения, представим процесс непрерывного введения тепла в нагреваемое тело как сумму мгновенных внесений бесконечно малых порций тепла dQ через очень малые промежутки времени dt
...
Температуры точек тела вблизи адиабатической границы равны сумме температур, возникших в этих точках в результате действия основного и отраженного тепловых потоков
...
С помощью рассуждений, аналогичных предыдущему, установим, что после дополнения полубесконечного тела второй половиной мы должны воспользоваться таким фиктивным источником тепла, который на границе даст температуры, равные по величине и обратные по знаку тем, которые получились бы в бесконечном теле
...
РАСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ НАГРЕВА МЕТАЛЛА ДУГОЙТочность тепловых расчетов в значительной мере зависит от правильности выбора идеализированной расчетной схемы
...
Первая схема дает более точные результаты для областей, в которых температура заметно меняется по толщине, тогда как на значительном расстоянии от валика, где температуру можно приниматьаВРис
...
Однако если горение ее продолжалось недолго, как это бывает при прихватке или сварке электрозаклепками (а нас интересует температура тела через промежутки времени, во много раз превышающие период горения), то можно считать источник тепла мгновенным
...
Схему подвижного источника часто применяют для расчета температур при ручной дуговой сварке, тогда как схема быстродви-жущегося источника больше удовлетворяет условиям автоматической сварки
...
При этом чем выше скорость сварки и меньше расстояние от исследуемой точки до шва, тем точнее будет совпадать теоретическая схема с практическими результатами
...
РАСЧЕТ ПРОЦЕССА РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТЕПЛА ПРИ НАПЛАВКЕ ВАЛИКА НА МАССИВНОЕ ТЕЛОПредположим, что нужно рассчитать процесс распространения тепла при ручной электродуговой наплавке валика на массивную плиту значительных размеров
...
Тогда поставленную задачу в идеализированном и схематизированном виде можно сформулировать следующим образом: «Рассчитать процессы распространения тепла при нагреве поверхности полубесконечного тела точечным постоянно действующим подвижным источником тепла постоянной мощности»
...
Рассчитать, как распределяются температуры по оси X валика и по оси К, перпендикулярной к направлению сварки, при наплавке на массивную стальную деталь (рис
...
РАСЧЕТ ПРОЦЕССА РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТЕПЛА ПРИ ОДНОПРОХОДНОЙ СВАРКЕ ПЛАСТИН В СТЫКВ случае сварки пластин в стык за один проход с полным проплавлением можно считать, что температуры по толщине г пластин одинаковы
...
ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА СВАРКИ И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛА НА ТЕМПЕРАТУРНОЕ ПОЛЕ ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ1Параметры режима сварки существенно сказываются на характере температурного поля предельного состояния
...
В направлении поперек шва изотермы сужаются, а впереди дуги — сгущаются;2)при постоянной скорости сварки v = const с возрастанием мощности дуги области, нагретые выше определенных температур, увеличиваются, причем размеры их растут быстрее увеличения мощности;3)при постоянной погонной энергии ~ = const увеличение мощности дуги ведет к расширению площадей, нагретых выше определенных температур, тогда как рост скорости сварки уменьшает1 Материал Н
...
ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА СВАРКИ И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛА НА ТЕМПЕРАТУРНОЕ ПОЛЕ ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ1Параметры режима сварки существенно сказываются на характере температурного поля предельного состояния
...
В направлении поперек шва изотермы сужаются, а впереди дуги — сгущаются;2)при постоянной скорости сварки v = const с возрастанием мощности дуги области, нагретые выше определенных температур, увеличиваются, причем размеры их растут быстрее увеличения мощности;3)при постоянной погонной энергии ~ = const увеличение мощности дуги ведет к расширению площадей, нагретых выше определенных температур, тогда как рост скорости сварки уменьшает1 Материал Н
...
ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА СВАРКИ И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛА НА ТЕМПЕРАТУРНОЕ ПОЛЕ ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ1Параметры режима сварки существенно сказываются на характере температурного поля предельного состояния
...
В направлении поперек шва изотермы сужаются, а впереди дуги — сгущаются;2)при постоянной скорости сварки v = const с возрастанием мощности дуги области, нагретые выше определенных температур, увеличиваются, причем размеры их растут быстрее увеличения мощности;3)при постоянной погонной энергии ~ = const увеличение мощности дуги ведет к расширению площадей, нагретых выше определенных температур, тогда как рост скорости сварки уменьшает1 Материал Н
...
При одновременном пропорциональном росте qu и v мощность дуги qu влияет сильнее, чем v, поэтому увеличение quи v при ~ = const расширяет площади соответствующих изотерм,причем размеры этих площадей примерно пропорциональны мощности
...
НАГРЕВ МОЩНЫМИ БЫСТРО ДВИЖУЩИМИСЯ ИСТОЧНИКАМИ ТЕПЛАПо мере развития автоматической сварки мощность применяемых сварочных дуг и скорость их перемещения возрастают
...
Это означает, что распространение тепла идет в направлении, почти перпендикулярном к оси, градиент температур в направлении осей 2 и У намного больше, чем по оси X:дТ „ дТ
...
В этом случае процесс распространения тепла можно представить как сумму процессов, протекающих в отдельных бесконечно тонких слоях, перпендикулярных к оси X (рис
...
Для вывода расчетной формулы, определяющей закон распространения тепла при автоматической сварке пластин за один проход, проведем рассуждения, аналогичные предыдущим
...
Определение максимальной температуры нагрева позволяет установить протяженность зоны возможной подкалки при сварке закаливающихся сталей (нагрев выше Ас\ — 723 °С и т
...
По мере удаления от шва рост и падение температур становятся более плавными и значения максимальных температур снижаются, причем эти температуры достигаются позднее
...
Если уравнение процесса распространения тепла выра-, аТ (у, г, /)жено в неподвижной системе координат через время г, то —^—дает возможность определить момент времени (т, которому соответствует максимальное значение температуры ТтйХ
...
Когда же уравнение дано в подвижной системе координат, а температурное поле предельного состояния не зависит от времени, координату хт можно найти из условия, что в точке, имеющей ТтЯх, градиент температур равен нулю:Рис
...
НАГРЕВ И ПЛАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОДАИ ЭЛЕКТРОДНОЙ ПРОВОЛОКИ ПРИ ДУГОВОЙ СВАРКЕНагрев электрода в процессе сварки обусловлен двумя основными факторами:1)теплом электрической дуги, действующим на прилегающий к торцу участок длиной не более 5—10 мм;2)теплом, возникающим во всем объеме электродного стержня в результате сопротивления электрода протекающему току
...
Поэтому в начале горения дуги, когда электродный стержень еще холодный, производительность расплавления и скорость его да всегда ниже, чем к концу процесса, когда электрод нагревается протекающим по нему током
...
Оно оценивается коэффициентом неравномерности I, который представляет собой отношение производительности расплавления §тах в конце горения электрода к начальной производительности £0
...
Кроме того, при нагреве электрода выше 600 °С разрушается электродное покрытие и возможно насыщение металла электрода кислородом и азотом воздуха еще до расплавления его дугой
...
Это возможно потому, что в обоих случаях приняты одинаковые расчетные предпосылки:1)выделенный бесконечно малый элементарный объем нагревается током по одному и тому же закону;2)элементарный объем отдает тепло с боковой поверхности,3)передача тепла вдоль стержня за счет теплопроводности принята равной нулю
...
При автоматической сварке нагрев электродной проволоки дугой в области, прилегающей к оплавляемому торцу, описывается тем же уравнением, что и для ручной сварки
...
Тепло, затраченное дугой на проплавление основного металла в единицу времени, или тепловую мощность, затрачиваемую дугой на проплавление, можно подсчитать, зная объем проплавляемого за единицу времениметалла V = Fnpv, его плотность у и теплосодержание 8„л, кал/г, металла, соответствующее температуре плавления
...
Этот объем нагрет выше температуры Ттех (Ях)- Объем проплавленного дугой металла также представляет собой полуцилиндр, ограниченный изотермической поверхностью, но только с температурой плавления ТПЛ
...
Вызываются эти процессы двумя различными источниками тепла — анодным и катодным пятнами дуги, первое из которых при прямой полярности лежит на изделии, а второе — на электроде
...
С точки зрения требований технологии было бы очень выгодно регулировать это распределение: при наплавке, например, целесообразно увеличить долю тепла, расходуемого на расплавление электрода
...
Следовательно, для данных швов возможны два пути повышения скорости сварки:1)увеличение коэффициента наплавки ан за счет лучшего использования тепла дуги или введения дополнительного металла, например, железного порошка, в покрытие электродов;2)рост максимально допустимой плотности тока, а значит и величины общего допустимого тока, для данного диаметра электрода
...
Совокупность участков основного металла, в которых в результате воздействия источника тепла изменилась структура или свойства, называют зоной термического влияния
...
Следовательно, для данных швов возможны два пути повышения скорости сварки:1)увеличение коэффициента наплавки ан за счет лучшего использования тепла дуги или введения дополнительного металла, например, железного порошка, в покрытие электродов;2)рост максимально допустимой плотности тока, а значит и величины общего допустимого тока, для данного диаметра электрода
...
При сварке задача гораздо сложнее, так как регулирование термических циклов возможно только в ограниченных пределах, путем изменения режимов при условии обеспечения хорошего формирования швов, необходимой производительности и других требований
...
В результате несоблюдения необходимых режимов структура шва и зоны влияния может значительно ухудшиться, что приведет к снижению качества сварных соединений
...
Длительный нагрев высоколегированных хромистых сталей ферритного класса приводит к укрупнению их зерна, снижению пластических свойств и коррозионной стойкости
...
Хромоникелевые стали аустенитного класса нельзя длительное время перегревать выше температуры распада аустенита, так как при этом нарушается однородность аустенитной структуры и теряется коррозионная стойкость
...
При небольшом переохлаждении (когда распад аустенита наблюдается вблизи температуры Aci) продуктом распада будет достаточно равновесная структура—перлит
...
С увеличением степени переохлаждения может образовываться сорбит, далее — троостит, и, наконец,^ результате бездиффузионного превращения образуется мартенсит
...
Таккак скорость охлаждения есть производная от температуры по вре-мени: w =-j7iTo, чтобы решить поставленную задачу, достаточноКтодифферениировать выражение для температуры
...
Например, Еля автоматической дуговой наплавки валика на массивную деталь с учетом начальной температуры Т0 скорость охлаждения находим, [дифференцируя уравнение (1У
...
В каких единицах они измеряются?V Что такое температурное поле, изотермическая поверхность, изотермы, градиент температур?^ Сформулируйте и поясните физический смысл закона теплопроводности Фурье
...
Условия взаимодействия между реагентами в зоне реакции весьма своеобразны и имеют следующие особенности:1)высокую и быстро изменяющуюся температуру в зоне сварки;2)кратковременность взаимодействия реагентов;3)сильно развитую поверхность взаимодействия
...
Процессы, протекающие в тепловых машинах, изучает техническая термодинамика, тепловые явления, сопровождающие химические реакции,— химическая термодинамика
...
Согласно этому закону взамен энергии одного вида, исчезающей в каком-либо процессе , появляется энергия другого вида в количестве, строго эквивалентном первому
...
Приведенная форма математической записипервого на-чала справедлива лишь при принятых условных обозначениях — когда приращение внутренней энергии системы и поглощенная ею теплота считаются положительными величинами
...
В термохимии (разделе физической химии, сложившемся значительно ранее химической термодинамики и посвященном экспериментальному изучению тепловых эффектов реакций) принята иная система знаков: положительными считаются убыль внутренней энергии и выделенная теплота
...
При этом следует знать, что в термохимии тепло, которое выделяется или поглощается в результате химической реакции, называется тепловым эффектом, реакции, протекающие с выделением тепла, называются экзотермическими, а с поглощением — эндотермическими
...
З)Такой процесс наблюдается при взаимодействии твердых или жидких веществ без образования газовой фазы; изменение объема этих веществ настолько мало, что им можно пренебречь
...

Сварка химически активных и тугоплавких металлов и сплавов
Сварка разнородных сталей
Пористость сварных швов и меры борьбы с ней
Теория сварочных процессов
Дефекты сварных швов и соединений
Пособие по безопасному проведению сварочных работ
Сварщику цветных металлов: Справ. пособие

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Теория сварочных процессов