Главная страница
Навигация по странице:

  • 1. Подготовка исходных данных для расчетов

  • 2. Выбор и обоснование расчетной схемы

  • 3. Определение параметров термического цикла Аналитический метода) Определяю мгновенную скорость охлаждения W

  • Библиографический список

  • Расчёт температурного поля. Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине теория сварочных процессов


    Скачать 184.43 Kb.
    НазваниеПояснительная записка к курсовой работе по дисциплине теория сварочных процессов
    АнкорРасчёт температурного поля.docx
    Дата18.01.2018
    Размер184.43 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаРасчёт температурного поля.docx
    ТипПояснительная записка
    #11467

    Температурный расчет сварки

    РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

    к курсовой работе

    по дисциплине: «ТЕОРИЯ СВАРОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ»
    Аннотация
    Основная задача данной курсовой работы – выполнить расчет температурных полей, которые представляются в виде графических зависимостей:

    – Т=f(t) – термических циклов кривых для точек, расположенных на различном расстоянии Y от оси шва. При этом Z принимается равной Z=0;

    – изотермических линий для температур Т=(0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0) Тпл.,

    где Тпл. – температура плавления основного металла, °С;

    – Тmax, где Тmax – максимальная температура точки, °С;

    – максимальную температуру Тmax в точке с координатой y=2∆y, где ∆y – шаг по для термических циклов;

    – мгновенную скорость охлаждения wточек, лежащих на оси шва, при температуре Т=0,4Тпл;

    – длительность пребывания выше температуры Т=0,4Тпл точек шва с координатой y=2∆y;

    – длину сварочной ванны L;

    – ширину шва В;

    – ширину зоны нагрева ∆1 между изотермами для температур Т=0,4Тпл и Т=0,6Тпл

    Каждые из перечисленных величин надо определить двумя способами: при помощи расчетных формул и из графиков.
    Введение
    Тепловые основы сварки – прикладная научная дисциплина, изучающая источники тепла, нагрев и охлаждение металла, их влияние на протекающие при сварке процессы.

    При сварке происходит 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 возможные 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.
    1. Подготовка исходных данных для расчетов
    Марка свариваемого материала: Ст3;

    тип соединения: стыковое.

    толщина пластины: 30 мм

    способ сварки: ДФ;

    диаметр сварочной проволоки: 3 мм

    катет шва: 4 мм

    Vсв.=20–22 м/ч=0,56 см/с;

    Uд=36–38B;

    Iсв.=550–600А;

    η=0,8;

    температура плавления для стали Ст3: Тпл =1535 °С;

    коэффициент теплообмена: а=0,08 см2/с;

    коэффициент теплопроводимости: λ=0,38 Вт/см·К;

    удельная теплоемкость Ср=4,8 Дж // см2·К;

    коэффициент теплоотдачи: α=12*10-3;

    е=2,77.
    2. Выбор и обоснование расчетной схемы
    Определяю эффективную мощность:

    Эффективная тепловая мощность, вводимая в изделие, при автоматической сварке под флюсом определяется по формуле, Вт:
    температурный расчет сварки
    следовательно

    температурный расчет сварки, (Вт) – эффективная тепловая мощность в моем случае.

    Определяю максимальную температуру:
    температурный расчет сварки
    Тогда Тmax равна температурный расчет сварки, °С.

    Для расчета выбираю полубесконечное тело с точечным, быстродвижущимся источником на его поверхности.

    Определяю диапазон варьирования по координатам и шаг варьирования:

    Используя формулу (6.43, с. 180, 1), для нахождения ∆Т
    температурный расчет сварки, можно найти Х.
    Для упрощения расчетов, принимаю Y=0 и Z=0; ∆Т=0,1·Тпл=153,5 °С.
    Следовательно, Х будет равен:
    температурный расчет сварки
    температурный расчет сварки(см).

    Х= – 43,24 см.

    Чтобы найти Y, необходимо сначала определить ширину зоны термического влияния 2ℓ:

    Используя формулу (7.6, с. 210, 1), для нахождения 2ℓ:
    температурный расчет сварки
    температурный расчет сварки(см).

    2ℓ=5,94 см.

    Y=1/2*2ℓ=2,95 (см).

    Определяю диапазоны варьирования по X и Y.

    По Х: ∆Х=0,05·Хmax=0,05·-43,24=-2,162 см.

    По Y: ∆Y=0,2·Ymax=0,2·2,95=0,590 см.
    Определяю время сварки t (c) и шаг варьирования:

    t= – x/v=43,24/0,56=77,22 (с).

    По t: ∆t=0,05·tmax=0,05·77,22=3,86 (с).

    Определяю число точек:
    температурный расчет сварки

    температурный расчет сварки

    температурный расчет сварки
    NX=21,

    NY=6,

    Nt=21.

    3. Определение параметров термического цикла
    Аналитический метод

    а) Определяю мгновенную скорость охлаждения W при температуре Т=0,4Тпл:

    Тпл =1535 °С, тогда Т=0,4·1535=614 °С.
    температурный расчет сварки
    температурный расчет сварки (°С/с).

    б) Определяю максимальную температуру Тmax в точке с координатой

    Y=2· ∆Y:
    температурный расчет сварки
    температурный расчет сварки (°С).

    в) Определяю длительность пребывания металла выше температурыТ=0,4·1535=614 °С:
    температурный расчет сварки

    температурный расчет сварки

    Теперь при этом значении безразмерной величины по номограмме (рис. 7.9, с. 217, 1), определяю значение коэффициента k1=0,075.

    Для определения продолжительности пребывания металла выше температурыТ=0,4·1535=614 °С, воспользуюсь формулой (7.24, с. 217, 1):
    температурный расчет сварки,

    где температурный расчет сварки и есть коэффициент k1=0,075.
    Тогда tn:

    температурный расчет сварки (с).

    г) Длина сварочной ванны:

    Используя формулу (7.44, с. 230, 1), для нахождения L:
    температурный расчет сварки,
    нахожу

    температурный расчет сварки (см).

    д) Ширина шва:

    В= температурный расчет сварки(см).

    е) Ширина зоны нагрева ∆1 между изотермами для температур

    Т=0,4Тпл и Т=0,6Тпл:

    Т1=0,4·1535=614 °С;

    Т2=0,6·1535=921 °С.
    температурный расчет сварки

    температурный расчет сварки
    температурный расчет сварки (см).

    температурный расчет сварки (см).

    Тогда ширина зоны нагрева ∆ℓ между изотермами для температур

    Т1=0,4·1535=614 °С и Т2=0,6·1535=921 °С, будет равна:

    ∆ℓ=ℓ1-ℓ2=2,971–2,426=0,55 (см).

    Графический метод.

    Построение термоциклов.

    Использую формулу (6.43, с. 180, 1), для нахождения ∆Т при построение термоциклов, Z=0:

    температурный расчет сварки
    NX=21,

    NY=6.

    температурный расчет сварки
    температурный расчет сварки

    температурный расчет сварки
    температурный расчет сварки
    температурный расчет сварки
    температурный расчет сварки

    температурный расчет сварки
    температурный расчет сварки

    температурный расчет сварки
    температурный расчет сварки

    температурный расчет сварки
    температурный расчет сварки

    температурный расчет сварки
    температурный расчет сварки

    температурный расчет сварки
    температурный расчет сварки

    температурный расчет сварки
    Построение изотермических линий для температур

    Т=(0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0) Тпл., где Тпл.–температура плавления основного металла, °С:

    Т=(0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0) Тпл:

    Т0=0,2·1535=307 °С;

    Т1=0,4·1535=614 °С;

    Т2=0,6·1535=921 °С;

    Т3=0,8·1535=1228 °С;

    Т4=1,0·1535=1535 °С;

    Используя формулу (6.43, с. 180, 1), для нахождения ∆Т
    температурный расчет сварки, можно найти Y при заданном X.

    Для этого, преобразовав формулу:
    температурный расчет сварки
    ДляТ0=307 °С нахожу Y:
    температурный расчет сварки

    Для Т1=614 °С нахожу Y:
    температурный расчет сварки
    ДляТ2=921 °С нахожу Y:
    температурный расчет сварки
    ДляТ3=1228 °С нахожу Y:
    температурный расчет сварки
    ДляТ4=1535 °С нахожу Y:

    температурный расчет сварки
    Выводы





    Аналитический метод

    Графический метод

    Максимальная температуруТmax в точке с координатой

    Y=2· ∆Y=2·0,59=1,18 см:

    Тmax =973,156 °С

    Тmax =999,271 °С

    Мгновенная скорость охлаждения W при температуре Т=0,4·1535=614 °С:

    W=-31,806 °С/с

    W=38,2 °С/с

    Длительность tn пребывания металла выше температурыТ=0,4·1535=614 °С:

    tn =11,473с


    tn =15,3с


    Длина сварочной ванныL:

    L=10,81 см

    L=10,81 см

    Ширина шва В:

    В=2,97 см

    В=3,0 см

    Ширина зоны нагрева ∆ℓ между изотермами для температур

    Т1=614 °С и Т2=921 °С:

    ∆ℓ=0,55 см


    ∆ℓ=0,6 см



    Библиографический список
    Теория сварочных процессов. Учеб. для ВУЗов по спец. «Оборудование и технология сварочного производства» /В.Н. Волченко, В.М. Ямпольский, В.А. Винокуров и др.: под ред. В.В. Фролова. – М.: Высшая школа, 1988.-539 с.

    Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением /Под ред. Акад. Б.Е. Патона. – М.: Машиностроение, 1974. – 758 с.
    написать администратору сайта