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 w точек, 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:
следовательно
, (Вт) – эффективная тепловая мощность в моем случае.
Определяю максимальную температуру:
Тогда Тmax равна , °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
, можно найти Х.
Для упрощения расчетов, принимаю Y=0 и Z=0; ∆Т=0,1·Тпл=153,5 °С.
Следовательно, Х будет равен:
(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:
(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:
NX=21,
NY=6,
Nt=21.
3. ............
