Контрольная работа на тему Математическое моделирование сварочных процессов.

Содержание:

Задание 3
Теоретические сведения 4
Расчётная часть 9
Вывод 12

Заключение:

Благодаря этой математической модели, мы смогли узнать какая температура в любой точке электрода (проволоки). Благодаря математическим моделям можно увидеть и рассчитать интересующий нас параметр не опытным путем, а теоретически.

Фрагмент текста работы:

Задание
Для заданной величины плотности сварочного тока j_св, вылета l электрода (порошковой проволоки), скорости подачи электрода v_e и теплофизических свойств металла электрода (c_r,λ,r_e,T_m ) рассчитать температурное поле в вылете электрода, пользуясь формулами (8) и (9). принимая T_0=20℃.
Таблица 1
Исходные данные
Материал проволоки Кремниево-марганцевая сталь
λ,Вт⁄((м∙К) ) 40
c_r∙〖10〗^(-6),Дж⁄((м^3∙К) ) 5,2
T_m,℃ 1500
r_e∙〖10〗^6,Ом∙м 0,20
Средняя плотность сварного тока в электроде, j∙〖10〗^(-6),А⁄〖мм〗^2 150
Скорость подачи электродной проволоки, v_e,мм⁄с 80
Вылет электрода, l,мм 26

 
Теоретические сведения
Способы дуговой сварки плавящимся электродом с механизированной подачей электродной проволоки широко распространены в промышленно развитых странах. По некоторым литературным данным до 62% сварных конструкций в странах ЕЭС сваривают механизированными способами сварки плавящимся электродом как в активных газах (СО2, СО2+Аr и т.п.). так и в инертных (Аr, Не, Ar+Не и т.п.). При этом часто требуется уметь произвести оценку теплового состояния вылета электродной проволоки. Это требуется для анализа взаимодействия ряда активных к защитному газу легирующих элементов при использовании электродных проволок. полученных традиционными металлургическими технологиями. Еще более актуальной становиться такая оценка при использовании порошковой проволоки, сердцевина которой может содержать термические нестойкие порошки.
Принципиально, для исследования температурного поля в вылете электродной проволоки затруднительно применять экспериментальные методы исследования в связи с высокой скоростью подачи электродной проволоки, наличия воздействия факела дуги и некоторыми другими причинами.
Поэтому весьма актуальным является построение математической модели температурного поля в вылете электродной проволоки применительно к механизированным способам сварки плавящимся электродом. На рис. 1 дана схема вылета электрода и расположения оси координат ОХ. Начало координат поместили по срезу скользящего токоподвода (мундштука). Последнее оправдано имеющимися в литературе экспериментальными данными о том, что более 90% сварочного тока вводится в электрод вблизи этого сечения токоподвода. Таким образом, система координат является неподвижной относительно скользящего токоподвода и подвижной относительной электродной сварочной проволоки. Последняя предполагается движущейся относительно токоподвода с постоянной скоростью подачи v_e в направлении оси ОХ (см. рис. 1).
В наиболее общем случае температурное поле в вылете электродной проволоки в системе координат ОХ, подвижной относительно проволоки, описывается следующим одномерным нелинейным уравнением теплопроводности:
c_r∙∂T/∂t=∂/∂x (λ∙∂T/∂x)-v_e∙c_r∙∂T/∂x-(4∙α)/d∙(T-T_∞ )+r_e∙j^2,(1)
где T=T(x,t) – температура, °C, в исследуемой точке вылета электродной проволоки с координатой x в момент времени t; c_r, λ, r_e – теплофизические свойства металла электродной проволоки: объемная теплоемкость, Дж/(м3К), коэффициент теплопроводности, Вт/(мК) и удельное сопротивление металла, Омм соответственно; v_e – скорость подачи электродной проволоки, м/с; α – коэффициент поверхностной теплоотдачи, Вт/(м2К); d – диаметр электродной проволоки, м; T_∞ – температура окружающей среды, °C; j – средняя плотность сварочного тока в поперечном сечении электродной проволоки, равная отношению величины сварочного тока к площади