Типы и тепловая эффективность источников нагрева в процессе сварки.

По времени действия различают источники мгновенные, выделяющие теплоту за очень малый промежуток времени, и непрерывно действующие. Последние по расчетной схеме могут быть неподвижными, подвижными и быстро движущимися. Как правило, в случае ручной сварки и наплавки целесообразно использовать схему подвижного источника, а в случае автоматической — быстродвижущегося.

В зависимости от размера зоны, в которой выделяется теплота, различают источники сосредоточенные и распределенные. Сосредоточенные источники могут быть точечными (теплота выделяется в очень малом объеме), линейными (теплота выделяется по линии) и плоскими (теплота выделяется в плоскости).

В случае сварки углового шва на массивной детали или наплавки на нее для тепловых расчетов применяется схема точечного источника на поверхности полубесконечного тела или плоского слоя. Если пластина сваривается стыковым или угловым швом с полным или почти полным проплавлением, применяют схему линейного источника в пластине (теплота вводится равномерно по всей толщине вдоль условной линии). Для стыковой сварки стержней используют схему плоского источника (теплота выделяется в плоскости стыка).

Распределенные источники выделяют теплоту по какой-то поверхности (в пятне нагрева). или в некотором объеме детали, причем интенсивность ввода теплоты (удельный тепловой поток) в разных точках пятна нагрева неодинакова. В зависимости от закона распределения удельного теплового потока по пятну нагрева распределенные источники могут быть различными. Для лазерной, дуговой, плазменной или газовой сварки этот закон близок к закону нормального распределения, и источники теплоты называются нормальными. Если пятно нагрева имеет форму круга, то источник будет нормально круговым (лазерная, дуговая, плазменная и газовая сварка); если же пятно нагрева имеет форму полосы, источник нормально полосовой (нагрев листа газовыми гребенками).

Эффективная тепловая мощность сварочного источника теплоты, т. е. количество теплоты, вводимой при сварке источником в деталь в единицу времени, если известны параметры режима сварки, определяется по формуле

q=eta IU,~~~(1)

где I — сварочный ток;
U — напряжение на дуге;
η — эффективный к. п. д. процесса нагрева.

Таблица 1. Значения эффективного к. п. д. процесса нагрева для разных способов сварки.
Способ сварки η
Ручная, электродами:
плавящимися 0,7-0,85
угольными 0,5-0,7
Под флюсом 0,8-0,95
В защитном газе:
Углекислом 0,7-0,8
Аргоне, электродом:
вольфрамовым 0,65-0,75
плавящимся 0,7—0,8
Порошковой проволокой 0,8-0,9
Газовым пламенем 0,3-0,8
Электрошлаковая:
обычная при толщине листов, мм:
50 0,55
100 0,8
200 0,9
С порошкообразным при садочным металлом при толщине листов, мм:
50 0,75-0,8
100 0,9

Погонная энергия сварки, т. е. количество теплоты, вводимой на единицу длины шва, в этом случае находится из выражения

q_п=q/v,~~~(2)

где v — скорость сварки.

Если режим сварки не известен, но задано поперечное сечение наплавляемого за проход металла шва (стыкового или углового), погонную энергию можно получить из уравнения

q_п=Q_v/F_ш,~~~(3)

где Fш — площадь поперечного сечения наплавленного металла шва, мм2;
Qv — коэффициент, определяемый по (табл. 2).

При сварке угловых соединений (тавровых, нахлесточных) часть погонной энергии, вводимая в свариваемый элемент, определяется в зависимости от соотношения толщин. Так, в случае приварки угловым швом к пластине толщиной δ конструктивного элемента толщиной δк погонная энергия, вводимая в пластину qп.п и в конструктивный элемент (ребро, стенку, накладку) qп.к, может быть вычислена по формулам:

q_{п.п}=q_п*{{2 delta}/{2 delta+delta_к}};~~~(4)

q_{п.к}=q_п*{{2 delta}/{2 delta+delta_к}}.~~~(5)

Эффективная тепловая мощность в этих случаях определяется по аналогичным формулам:

q^{п л}=q*{{2 delta}/{2 delta+delta_к}};~~~(6)

q^к=q*{{2 delta}/{2 delta+delta_к}}.~~~(7)

Таблица 2. Значения Qv для различных способов сварки
Способ сварки Сварочные материалы Qv, Дж/мм3
Ручная электродуговая Электроды:
УОНИ — 13/45 65
ЭА 395/9, ЭА 606/10, ЭА 400/10 42
ЭА 606/11, 48Н-1 46
ЭА 981/15 48
Полуавтоматическая в CO2 Проволока Св-08ГС 38
Автоматическая и полуавтоматическая под флюсом Проволока Св-08А, флюс ОСЦ-45 65
Проволока Св-10ГСМТ, флюс АН-42 71

Формулы (4—7) дают наиболее точные результаты при δ/δк≤1,7. Они справедливы для низкоуглеродистых, низколегированных и аустенитных сталей, а также для титановых и алюминиевых сплавов толщиной примерно до 16 мм.






Навигация
Болты
Винты, шпильки, штифты, прокладки
Пружины
Заклепки
Шпонки
Гайки
Резьба
Валы
Муфты
Подшипники
Виды соединений
Передачи
Материал
Дополнительные материалы
Госты метизов
Сварка
Мы в соцсетях
podshipniki.moscow применяемость подшипников
Сортовой металлопрокат: str-steel.ru в Москве с доставкой.