Определение мгновенной скорости охлаждения металла при заданной температуре

Исходные данные

Задание №32345112;

свариваемый материал-Титан;

Толщина-3 мм;

Размеры швов приняты согласно ГОСТ 14771-76

Вид сварки - автоматическая сварка в среде защитных газов (в аргоне) неплавящимся электродом.

Рисунок 1. Сварочный шов С4 по ГОСТ 14771-76

Таблица 1. Размеры стыковых соединений С4 по ГОСТ 14771-76

Физические свойства Титана:

Температура плавления: ;

Удельная теплоемкость: с=0,75 ;

Плотность: γ=4,6 ;

Коэффициент теплопроводности: λ=0,14

Коэффициент температуропроводности: а=0,05 ;

Скрытая теплота плавления: L=250

Эффективный КПД: =0,7;

Толщина свариваемых пластин: см.

Расчет режимов аргонодуговой сварки.

1 Определим площадь поперечного сечения шва:

Определим теплосодержание расплавленного металла:

,

Где - Начальная температура металла;

- температура перегрева металла в сварочной ванне, обычно принимают:

(0,1…0,2) ,

0,1

Рассчитаем теплосодержание:

=0,75 .

Рассчитаем полезную мощность – мощность, затрачиваемую дугой на проплавление изделия:

1) При скорости сварки =10 = 0,28

=0,195 = 400,9 Вт.

Рассчитаем термический КПД:

[1, стр. 48]

Далее по номограмме (рис. 2) определяем значение термического КПД.

Из номограммы видно, что значение термического КПД равно

Рисунок 2. Номограмма для определения термического КПД при сварке тонких листов в стык

Рассчитаем эффективную мощность дуги:

Вт.

Примем [1, стр. 48], тогда ток дуги составит:

2) При скорости сварки =20 = 0,56

=0,195 = 801,8 Вт.

Рассчитаем эффективную мощность дуги:

Вт,

тогда:

.

3) При =30 = 0,83

=0,195 = 1188,4 Вт.

Рассчитаем эффективную мощность дуги:

Вт,

тогда ток дуги составит:

.

Определение ширины зоны, нагретой выше заданной температуры.

1) Т =

2) Т =

3) Т =

, [2, стр.135]

где b-коэффициент температуроотдачи,

b= , ;

коэффициент поверхностной теплоотдачи, ,

[2, стр.132]

толщина пластины, см.

b= = 7,84

1) При Т =

Для определения ширины зоны, нагретой выше заданной температуры запишем формулу в виде квадратного уравнения:

542,3

D=

D= ;

Определим корни уравнения:

Второй корень ввиду отрицательного значения исключается.

2) При Т =

577,07

D=

D= ;

Определим корни уравнения:

Второй корень ввиду отрицательного значения исключается.

3) При Т =

577,07

D=

D= ;

Определим корни уравнения:

Второй корень ввиду отрицательного значения исключается.

Графический метод[4, стр. 209]:

Рисунок 3. Номограмма для определения ширины зоны нагрева 2l движущимся источником теплоты

1) =

см

2) =

см

3) =

см

3. Определение максимальной температуры, которая достигается на расстоянии L=у от оси шва.

При L=1 см;

При L=2 см;

При L=3 см.

[3, стр.135]

1) При L=1 см

2) При L=2 см

3) При L=3 см

Т.к. при L=3 см и L=2 cм получилось отрицательное значение, следовательно, на этих расстояниях .

Определение мгновенной скорости охлаждения металла при заданной температуре.

1) Т= ; Т=1650

2) Т= 1650/2=825 .

[3, стр.156]

1)

2)

5. Определение температуры подогрева , обеспечивающей снижение скорости охлаждения.

1) в 1,2 раза для ;

2) в 2 раза для ;

3) в 1,2раза для ;

4) в 2 раза для .

в 1,2 раза для , следовательно скорость охлаждения будет:

,

:

Т-

Т-

При Т=1650

в 2 раза для , следовательно скорость охлаждения будет:

,

Т-

При Т=1650

в 1,2 раза для , следовательно скорость охлаждения будет:

,

Т-

При Т=825

в 2 раза для , следовательно скорость охлаждения будет:

,

Т-

При Т=825

6. Расчет длительности нагрева выше температуры Т точек околошовной зоны, лежащих на границе проплавления ( ).

1) Т=0,7 ;

2) Т= .

[3, стр.158],

,

1) Т=0,7

=0,7.

2) Т=0,6

=0,49.

Введение

Целью расчетно-графической работы является расчет режимов аргонодуговой сварки неплавящимся электродом титана, при заданных разделке кромок, толщины свариваемых пластин и скорости сварки. Рассмотреть распространение тепла в пластинах, определить необходимый подогрев при определенной скорости охлаждения металла.

Заключение

В расчетно-графической работе проведен расчет параметров для сварки пластин из титина встык, определены мгновенные скорости охлаждения при заданных температурах, рассчитаны температуры подогрева для обеспечения оптимальной скорости охлаждения. В процессе выполнения работы была использована схема мощного быстродвижущегося источника теплоты.

Литература

1 Гуревич С.М. Сварка химически активных и тугоплавких металлов и сплавов. – М.: Машиностроение, 1982. – 95с., ил.

2 Петров Г.Л., Тумарев А.С. Теория сварочных процессов (с основами физической химии). Учебник для вузов. Изд. 2-е, перераб. М., «Высш. школа», 1977.

3 Теория сварочных процессов. Багрянский К.В., Добротина З.А., Хренов К.К. Издательское объединение «Вища школа», 1976, 424 с.

4 Теория сварочных процессов: учеб. для вузов по спец. «Оборуд. и технология сварочн. про-ва» / Под ред. В. В. Фролова. – М.: Высш. шк., 1988, 559с.: ил.