Сварочная дуга как источник тепла

1. Сварочная дуга как источник тепла

Группы СПД 31
Лекция 6

2.

Tmax
2q
T0
ec vr 2
(T T0 )
w 2
q/v
Tmax
8q
2l
evc
Te
2
2
q
by02
2
0.484q
by0
e
2a
1
e
2v y0 c
2v c y0
2a
w 2 c
(T T0 )
(q / v )
3
2
2
q
e
2l
vc Te

3.

4.

5.

6.

qr q2 m e
kr 2

7.

q qr 2 rdr q2 m e
0
0
kr 2
2 rdr
k
q2 m

8.

q qr 2 rdr q2 m e
0
0
kr 2
2 rdr
k
2krdr du
1
u2
u2
q q2 m e du e du q2 m
k
k
0
0
q
k
q2 m
q2 m

9. Диаметр пятна нагрева дуги

10.

qr q2 m e
kr 2
q
r
q2 m
2
0
1
r ,
k
2
0
1
r0
k

11.

12.

Мгновенный нормально-круговой
источник тепла в пластине
q2 (r )dtdF
dT (r )
c dF
T (r , t0 )
Q
c (4 at 0 )
k=1/4at0
q2 m dt
Q
c 4 at 0
c
e
q2 m dt kr 2
dT (r )
e
c
r2
4 at0
qdt
T (r , t )
e
c 4 a (t 0 t )
r2
4 a ( t0 t )

13.

14.

15.

Эффективная тепловая мощность сварочной дуги
представляет собой количество теплоты,
введенное дугой в свариваемую деталь в единицу
времени.
Термический к. п. д. процесса проплавления
представляет отношение количества тепла,
необходимого для проплавления, ко всему
теплу, вводимому в изделие дугой.

16. Термический к.п.д.

Наплавка валика на массивное
изделие мощной быстродвижущейся дугой
q
1
Tm (r )
2
r
e vc 2
t
1
v H c Tпл q
2
e
2
v 2 H пр
с Т пл
q
2
пр
1
0,368
e

17. Термический к.п.д.

Сварка листов встык мощной быстродвижущейся дугой
q
2
Tm ( y )
e vc 2 y
2
v Bc Tпл
q
e
v Bc Tпл
2
t
0,484
q
e

18.

Пример 1
На поверхность массивного стального изделия наплавляют
валик при токе I=200А, напряжение дуги U=20 В и скорости
ее перемещения v=7м/час=0,2 см/сек.
Определить расстояние от оси наплавки, на котором будет
достигнута максимальная температура, равная 500 ℃, при
которой сталь начинает терять упругие свойства.
Эффективный к.п.д. дуги η =0.75.
Эффективная мощность дуги
q = 0,75∙20∙200 = 3000 Дж/сек
Погонная энергия дуги
q/v = 3000/0,2 = 15000 Дж/см
Объемная теплоемкость стали
cγ = 7,8∙0,672 = 5,24 Дж/см3℃

19.

Процесс распространения тепла при наплавке валика на
поверхность массивного изделия описывается уравнением.
qn
T
e
2 t
y2 z2
4 at
Для расчета ширины изотермы 500℃ используем формулу
8q
2l
=3,32 см
evc Te
Время, в течение которого температура в точке, лежащей на
расстоянии 1,16 см от оси наплавки, достигает максимального
значения 500℃, определим по формуле
tmax
r2
4a
=1,162/4∙0.08=4,1 сек

20.

21.

t
2q
vx dt
v 2t Rn2
T ( x, y , z , t )
exp( ) 3 / 2 exp(
);
3/ 2
2a 0 t
4a 4at
n c ( 4 a )
n
Rn2 x 2 y 2 ( z 2n ) 2 ,
q
vx
vr
T ( r , x, z ) m ( r , z )
exp( ) K 0 ( );
2
2a
2a
r 2 x2 y2