Определение контура изотерм 600 °С и 900 °С

Курсовая работа

Теория сварочных процессов

Выполнил:

Крюченков С.Н.____________

Санкт-Петербург

С О Д Е Р Ж А Н И Е

Задание №1

Рассчитать, как распределяются температуры по оси Х – Х и на различных расстояниях по оси Y – Y при наплавке валика на массивную стальную деталь.

Расчет температур произвести для точек, расположенных на оси Х – Х позади источника тепла на расстоянии 5, 10, 15, 20, 30, 40, 60, 80 и 100 мм, и впереди источника тепла на расстоянии 0,1; 0,2; 0,3; 0,5 и 1 мм.

Расчет температур по оси Y – Y произвести для точек, расположенных на расстоянии 0,5; 1,5; 10, 15 и 20 мм при заданных Х.

Определить графоаналитическим расчетом контур изотерм 600 и 900⁰С.

Режимы наплавки:

Рассмотрим тело (полубесконечное, которое имеет только одну граничную поверхность z=0, со стороны которой действует источник тепла). Источником тепла является точечный источник постоянной мощности, перемещающийся с постоянной скоростью.

Эффективный КПД 0,8

Коэффициент температуропроводности а= 0.1см²/с

Коэффициентом теплопроводности λ=0.1

Определяем количество теплоты выделяемое дугой в единицу времени

q = 0,24UIη =1747 ккал/с

Уравнений процесса распространения тепла для точечного источника в полубесконечном теле.

Расчеты температур для соответствующих точек представлены в таблице Таблица№1

Полученные результаты показаны на графиках рис 1.

Рис 1.

Максимальная температура получается под источником тепла (х = 0), а для точек y = 1 см, максимальная температура ниже и достигается позже. Для более отдаленных точек этот характер сохраняется и при y > 1 кривые изохроны имеют еще меньшую температуру и она достигается еще позже.

Определение контура изотерм 600 °С и 900 °С

Обозначим α = vx/(2a), a ρ = vR/(2a), где α и ρ – безразмерные величины. Так как α представляет собой величину, характеризующую измерения по оси х-х, а ρ – радиуса-вектора, то между ними в полярных координатах существует связь α = ρcosφ, где φ – угол между направлениями x и R. Тогда при подстановке R = 2aρ/v формула для расчета температур принимает вид

или

Обозначив безразмерную величину левой части уравнения как некоторый безразмерный параметр температуры θ = 4πλаТ/(qv), получим равенство

Для построения изотермы хОу вычисляют θ = 4πλaT/(qv), проводят в номограмме горизонталь от этого значения и от мест ее пересечения с кривыми для различных φ находят на абсциссе соответствующие величины ρ = vR/(2a), а следовательно и R, т.е. радиус-векторов под углами φ от точки нахождения точечного источника тепла.

Вычисляем

θ = 4πλaT/(qv)=0.06 для изотермы 600°С

θ = 4πλaT/(qv)=0.09 для изотермы 900°С

Проведя горизонталь в номограмме (рис.2) получаем значения, сведенные в табл.2,табл.3 R = =2aρ/v

Рис 2.Графические зависимости θ = f(ρ).

Таблица 2

Результаты вычислений координат точек Т = сведенные в табл.ния горизонталь в номограмме риия и от мест ее пересечения с кривыми для различныхных параметрах. максимальны 600⁰С

Результаты вычислений координат точек Т = сведенные в табл.ния горизонталь в номограмме риия и от мест ее пересечения с кривыми для различныхных параметрах. максимальны 900⁰С

Таблица 3

Задание №2

Рассчитать температурное поле нагрева и охлаждения для точек, расположенных от оси сварного шва на расстоянии 5, 10, 15 и 20 мм при сварке пластины встык за один проход.

Режимы сварки:

Рассмотрим схему расчета распространения тепла в теле пластина с действующем на нее линейного источника тепла.

Определяем количество теплоты выделяемое дугой в единицу времени.

q = 0,24UIη =1382 ккал/с

При действии линейного источника в пластине выражение для расчета температур,

Примем, что температуроотдачи в окружающую среду нет тогда,

где К₀ - функция Бесселя от мнимого аргумента второго рода нулевого порядка.

Расчеты температур для соответствующих точек представлены в таблице Таблица№4

X см	Y см			T °C
		0.11	0.89
0.6		0.26	0.27
0.5		0.33	0.36
			∞	∞
-1		9.02	0.089
-1.5			0.025
-2			0.007
-3			0.0006
-4			0.00006
X см	Y см			T °C
	0.5	0.11	0.065	26.6
0.6	0.5	0.26	0.16
0.5	0.5	0.33	0.19
	0.5		0.36
-1	0.5	9.02	0.065
-1.5	0.5		0.02
-2	0.5	81.4	0.0061
-3	0.5		0.0005
-4	0.5		0.00005
X см	Y см			T °C
		0.11	0.031
0.6		0.26	0.058
0.5		0.33	0.065
			0.089
-1		9.02	0.031
-1.5			0.012
-2			0.004
-3			0.004
-4			0.0004
X см	Y см			T °C
	1.5	0.1	0.012	4.7
0.6	1.5	0.26	0.018
0.5	1.5	0.33	0.02	24.5
	1.5		0.025
-1	1.5		0.012
-1.5	1.5		0.005
-2	1.5		0.002
-3	1.5		0.0002
-4	1.5		0.00005
X см	Y см			T °C
		0.11	0.004	1.6
0.6		0.26	0.005	5.6
0.5		0.33	0.006	7.5
			0.007
-1			0.004
-1.5			0.002
-2			0.0009
-3			0.00015
-4			0.00002

Полученные результаты показаны на графиках рис 3.

Рис 4.

T1-y=0 см, T2-y=0.5 см, T3-y=1 см, T4-y=1.5 см, T5-y=2 см

Задание №3

Установить расчетным путем при какой минимальной погонной энергии в металле шва и околошовной зоне сварного соединения, выполняемого встык за один проход или при наплавке валика на массивное тело не возникают закалочные структуры при заданной критической скорости охлаждения для заданной марки стали

Рассмотрим полубесконечное тело. Источником тепла является точечный источник постоянной мощности, перемещающийся с постоянной скоростью.

Эффективный КПД 0,8

Коэффициентом теплопроводности λ=0.09

При наплавке валика на массивное тело мгновенная скорость охлаждения,

где q/v- погонная энергия (Q)

Находим погонную энергию через мгновенную скорость охлаждения, так что бы скорость не превышала критическую заданную.

Скорость v=0,2 см/с

Напряжение U=31 В

Ток I=332 A

Q=9880 ккал/см

Скорость охлаждения при найденных режимах

w=24,9 град/с

Список использованной литературы

1. Кобецкой Н.Г., Михайлицын С.В. Теория сварочных процессов.-Магнитогорск 2016.

2. Рыкалин Н. Н. Расчёты тепловых процессов при сварке. – М.: Машгиз, 1951.

3. Шишковский И. В. Расчёт тепловых полей при обработке материалов КПЭ в среде MATHAD: Метод. указ. к лаб. работам. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т; 2003.

• ⇐ Назад
• 8
• 9
• 10
• 11
• 12
• 13
• 141516
• 17
• 18
• 19
• 20
• 21
• 22
• 23
• Далее ⇒