Курсовая с практикой на тему Расчет температуры металла при дуговой сварке (вариант 3)

Содержание:

Введение 4
Задание 7
1. Режим сварки 7
2.Температурное поле предельного состояния 8
3. Построение изотерм температурного поля предельного состояния 11
4. Распределение максимальных температур 14
5. Термический цикл в точке а 16
Список использованной литературы 18

Введение:

Сварочные процессы в металле, определяющие производительность сварки и качество сварных соединений, протекают под действием тепла в условиях быстро меняющейся температуры. Пределы изменения температуры весьма широки: от минус 30 – 40° при сварке на морозе до температуры испарения металла (около 3000° для стали). В этом промежутке температур происходят: плавление основного и присадочного металлов, металлургические реакции в жидкой ванне, кристаллизация расплавленного металла, структурные и объемные изменения в наплавленном и в основном металлах. Чтобы управлять этими процессами, необходимо знать, как влияют на них все определяющие параметры, в том числе и воздействие источников тепла, непосредственно выражающееся в изменении температуры металла.
Тепловые основы сварки – прикладная научная дисциплина, изучающая источники тепла, нагрев и охлаждение металла и их влияние на протекание перечисленных выше процессов. Тепловые основы сварки содержат данные опыта, обобщенные теорией и обосновывающие инженерный расчет нагрева и охлаждения металла, а также тепловых характеристик процессов сварки. Теория тепловых основ сварки служит одним из средств исследования сварочных процессов и изыскания способов управления ими.
При сварке металл нагревают при помощи источников тепла, распределенных различным образом по поверхности или по объему изделия, в соответствии с технологическим назначением нагрева. При сварке плавлением источники тепла должны проплавить кромки основного металла, образовать жидкую ванну, а также расплавить в нужном количестве присадочный металл. Для осуществления сварки в пластическом состоянии достаточно нагреть сдавливаемые участки поверхности металла до температуры, меньшей температуры плавления.
Как при сварке плавлением, так и при сварке в пластическом состоянии поверхности свариваемых частей металла подготовляют к осуществлению атомной или молекулярной связи путем местного нагрева до температуры, либо превышающей температуру плавления, либо несколько меньшей этой температуры.
Местный нагрев кромок свариваемого металла применяют почти при всех встречающихся на практике видах сварки (за исключением холодной сварки некоторых цветных металлов).
Для сварки металлов нашли применение следующие типы источников тепла, способные быстро и эффективно нагреть металл до заданной температуры:
а) источники, нагревающие часть поверхности металла: электрическая дуга (прямого и косвенного действия); пламя высококалорийных газов, сгорающих в струе чистого кислорода;
б) источники, выделяющие тепло в объеме изделия: электрический ток в проводнике, включенным в электрическую цепь; электрические вихревые токи, наводимые в проводнике переменным магнитным полем, энергия электрического тока выделяется в ограниченном объеме нагреваемого металла за счет местного повышения сопротивления (контактного или внутреннего) или вследствие концентрации тока.
Источники тепла, применяемые при сварке, характеризуются высокой концентрацией выделяемого тепла, необходимой для быстрого и эффективного местного нагрева металла до температуры, требуемой для сварки. На использовании тепла этих источников основаны наиболее широко применяемые способы сварки металлов – дуговая, газовая и контактная. Тепло, вводимое источником для нагрева свариваемых участков поверхности металла, распространяется по объему изделия.
Широкое применение всех видов сварки в современной промышленности требует распространения научных методов расчета сварочных процессов, в том числе методов расчета тепловых процессов при сварке, среди исследовательских и практических работников. Расчеты дают возможность оценить влияние параметров режима сварки на протекание сварочных процессов. Тепловые расчеты целесообразно применять в исследовательской работе и в технологических бюро при разработке технологических процессов сварки.
Расширяющееся применение в промышленности легированных сталей и специальных сплавов требует назначения более точного режима, обеспечивающего заданные требования к структуре зоны термического влияния и свойствам сварного соединения. Расчеты тепловых процессов обобщают данные лабораторных опытов и указывают пути их переноса на целые конструкции, сокращая тем самым срок освоения новых изделий в сварочном производстве [4].

Фрагмент текста работы:

Листы толщиной S, мм из малоуглеродистой стали сваривают встык. По выбранному режиму сварки требуется:
1) построить температурное поле предельного состояния;
2) найти распределение максимальных температур в зависимости от расстояния от оси шва;
3) определить изменение температуры в заданной точке А в процессе сварки.

1. Режим сварки
На основании исходных данных начнем расчет. Необходимая площадь наплавки с учетом усиления будет равна:
F_H=5∙1.5+0,75∙6∙2=16,5〖 мм〗^2
Скорость сварки определиться из соотношения:
v_св=(a_н∙I)/(3600∙γ∙F_н )=(9,5∙115)/(3600∙7,8∙0,165)=0,24 см/сек=8,6 м/ч
Для дуговой сварки примем эффективный к.п.д. дуги η=0,7 и определим эффективную тепловую мощность дуги:
q=0,24∙η∙U∙I=0,24∙0,7∙23∙115=444 кал/сек
2.Температурное поле предельного состояния

Для построения температурного поля предельного состояния, соответствующего выбранному режиму сварки, используем схему мощного быстродвижущегося линейного источника в пластине с теплоотдачей.
Расчетные значения коэффициентов теплофизических свойств выберем для средней температуры процесса Тср = 500ºС: