Главная Классификация процессов сварки 1 2 3 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 Расчеты тепловых процессов при сварке 5, Коэффициенты приведения
охлаждения по номограммам или по выражениям (22) и (23) вместо истинных значений погонной энергии q/v и толщины металла б вводят их приведенные значения, полученные умножением и б на коэффициенты, учитывающие влияние конструкции соединения (табл. 5). Длительность нагрева выше данной температуры при наплавке валика на массивное тело tn = h (24) 0,10 пропорциональна погонной энергии дуги , а при однопроходной сварке листов встык {qjvbf (25) г 0,60$ пропорциональна квадрату удельной энергии дуги Здесь Tfajj - максимальная температура цикла (см. рис. 24). Коэффициенты /з и /з выбирают в зависимо- сти от безразмерной температуры 6 = =-ZIT~> зме- max о няющейся в пределах от О до 1 по номограмме рис. 27. Многослойная сварка длинными участками. Каждый слой успевает почти полностью охладиться ко времени укладки следующего слоя. Поэтому термические циклы отдельных слоев практически не зависят друг от друга. Но смягченное тепловое воздействие последующих слоев может изменить структуру шва и околошовной зоны, например, отпустить закаленную структуру. На рис. 28 покаваны термические циклы в точках 1,2,3, расположенных на разных расстояниях от корня шва. При сварке стали, склонной к закалке и образованию холодных трещин, проверяют условия охлаждения первого слоя, в околошовной зоне которого при быстром охлаждении и резкой закалке могут образовываться трещины. Рис. 27. Номограммы для расчета длительности нагрева выше заданной температуры Т: а при наплавке валика на массивное тело; 6 - при однопроходной сварке листов встык Нагрев ocHoenoto металла при дуговой сварке и наплавке Последующие слои при одинаковом поперечном сечении, как правило, остывают медленнее первого слоя, поэтому условия их охлаждения можно не проверять. Скорость охлаждения v первого слоя многослойного шва рассчитывают по соотношению (22) и номограммам (см. рис. 26) для наплавки валика на лист. Рис, 28. Термический цикл (а) и схема структурных изменений (б) при многослойной сварке длинными участками Различные условия теплоотвода учитывают, вводя в расчет вместо истинных значений толщины свариваемых листов и, погонной энергии дуги -- их расчетные значения, взятые по рис. 29. Скорость охлаждения можно снизить увеличением Расчетная то/гщина 6 Расчетная погонная энергия Рис. 29. Расчетные значения толщины и погонной энергии для определения скорости охлаждения первого слоя многослойного шва: а - наплавка на лист; б - соединение встык с односторонним скосом кромок; в - соединение внахлестку; г - тавровое соединение (второй шов); d - крестовое соединение (четвертый шов) погонной энергии, т. е. увеличением сечения слоев, и повышением температуры подогрева изделия. Многослойная сварка короткими участками. Тепловые воздействия последовательно навариваемых слоев складываются, замедляя охлаждение отдельного слоя и образуя сложный термический цикл (рис. 30, а и б). Режим многослойной сварки (каскадной, горкой) характеризуется двумя независимыми параметрами- погонной энергией ~ (сечением слоя) и длиной / участка, поэтому он более гибок, чем режим однопроходной сварки. Длину участка выбирают из условия, чтобы температура околошовной зоны первого слоя к моменту наложения тепловой волны следующего слоя не падала ниже точки М начала мартенситного превращения (200-350° С) или ниже температуры, при которой наиболее вероятно образование холодных трещин (60-200° С). Длину участка, при которой первый слой с температурой Го (на- рис. 30. Термический цикл околошовной зоны при многослойной сварке короткими участками: а - первый слой (точка /); б - последний слой (точка 2); в - схема каскадной сварки чальной, или температурой сопутствующего подогрева) охладится до температуры Гв, вычисляют по соотношению 6Ь (Гв-70)2 (26) гДе q -эффективная мощность дуги при заварке первого слоя, кал/с; v - скорость перемещения дуги, см/с; - коэффициент чистого горения дуги, равный единице для автоматической многодуговой сварки и 0,6-0,8 для ручной многослойной сварки; - поправочный коэффициент, равный 1,5 для стыкового соединения, 0,9 для соединения втавр и 0,8 для крестового соединения. Режим многослойной сварки короткими участками можно подобрать так, чтобы шов и околошовная зона находились в нижнем субкритическом интервале, от температуры Т- наименьшей устойчивости аустенита до температуры начала мартенситного превращения (рис. 31, а), в течение такого времени (см. рИС 30, а, б), которое обеспечивает распад аустенита в игольчатый троостит, обладающий высокой пластичностью. Длительность нагрева околошовной зоны первого слоя выше определенной температуры Т, которую принимают на 50° С вь1ше температуры 7 , при сварке металла с начальной температурой Гц рассчи- Рис. 31. Диаграммы превращения аустенита: а - изотермическое превращение; б - анизотермическое превращение (непрерывное охлаждение); Vi - скорость охлаждения, соответствующая началу образования мартенсита; Vt - скорость охлаждения, при которой образуется 100% мартенсита; / - зона полной закалки; - зона частичной закалки; / - зона стабильных структур; - скорость, при которой начинается выделение феррита; А - аустеиит; Ф - феррит; П - перлит; Пр - промежуточные структуры; М - мартенсит 0,5 /,0 1,5 2,0 2,5 а) 0,5 1,0 1,5 2,0 Шс (Г) 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Ыа д) Рис. 32. Номограммы для расчета длительности нагрева Ы-а выше определенной температуры различных сечений стержня pi в зависимости от длительности действия источника: а) р, = о, б; р. == 0,1; в) Pi = 0,2 тывают в зависимости от общей длительности сварки по номограммам (рис. 32), связывающим безразмерные параметры Ыъ, bt; pi где 6 = с 1~ коэффициент темпер ату роотдачи расчетного стержня; д; - расчетное расстояние околошовной зоны от источника, для стыковых швов равное полуширине разделки поверху, а для валиковых швов - половине длины катета шва; - коэффициент чистого горения дуги; ki - коэффициент приведения, равный 1,0-для стыкового соединения 0,67 - для таврового и на-хлесточного соединений и 0,6 - для крестового соединения. Длительность нагрева выше заданной температуры тем больше, чем больше поперечное сечение шва, т. е. чем больше толщина листа и угол разделки кромок. ПЛАВЛЕНИЕ МЕТАЛЛА ПРИ ДУГОВОЙ СВАРКЕ Дуга расплавляет электрод, подогреваемый током на участке от токоподвода до дуги. Прутковые электроды. Нагрев пруткового электрода обусловлен выделением теплоты по закону Джоуля-Ленца в металлическом стержне и потерей теплоты через боковую поверхность в окружающую среду. Температуру Т (t)°C стального пруткового электрода диаметром di, мм, нагреваемого током / А от начальной температуры Гц = О °С, можно представить в зависимости от длительности нагрева t, с, номограммой (рис. 33). Величины п, с~ и Гпр, °С, входящие в состав безразмерных критериев нолюграммы, выражаются так: П- ~г \~--1-1 где / = mdi \ Dl плотность тока в электродном стержне, А/мм. (27) (28) Коэффициенты А, Dl, Сит, ---, -- С - ..... А2 физических свойств электродов, выбирают по табл. 6. 6. Коэффициенты для расчета нагревая электродов током зависящие от тепло-
Электродная проволока. При автоматической или полуавтоматической сварке наибольшую температуру Гд подогрева проволоки в конце вылета (у дуги), при длине вылета /, см, можно рассчитать по номограмме (рис. 33), приняв) длительность t нагрева каждого материального элемента проволоки, поступающей в дугу со скоростью у, см/с, равной l/v. 1 1,2 jz jl* jb {6(7(81,9 2 jllfiifiZfiS \5 ifJSS W 20 50TnfD, Рис. 33. Номограмма для расчета процесса нагрева током электрода из низкоуглеродистой стальной проволоки При высоких плотностях тока в электродной проволоке, / > 40 -4- 50 А/мм, наибольшую температуру Т в конце вылета можно определить также из соотношения Г .=(0. + Г ,е.р(?,)-0., (29) где ttp - коэффициент расплавления, г/(А-ч); - начальная температура проволоки, °С. Расплавление электродов. Дуга прогревает металл электродного прутка или проволоки, предварительно подогретый током до температуры Та,, расплавляет и перегревает его до средней температуры Тк капель, отрывающихся от торца электрода. Производительность расплавления электрода gp, г/с, и скорость расплавления v, см/с, связаны с полной электрической мощностью дуги, Вт, соотношением я , 0,24т1э (30) |
© 2011 - 2024 www.taginvest.ru
Копирование материалов запрещено |