Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 7
Текст из файла (страница 7)
(см, рис. 7, б); 6= —;а, кал/(см ° с ° С) — коэффициент теплообмена, который суй ' выбирают как среднее из значений коэффициентов теплообмена между пламенем и верхней поверхностью листа [ив= 0,01 —: 0,015 кал/(смв с 'С)) и между нижней позе хностью листа и спокойным воздухом [ссс = 0,001 кал/(см'с 'С)1.
приближением к предельному установившемуся состоянию процесса первое слагаемое в квадратных скобках стремится к единице. По мере повышения скорости перемещения нормального источника температурное поле в листе приближается к полю быстродвижущегося нормально-полосового источника (рис. 14, б): Т (0, т) = — [4п)су (/+/е))-!~э ехр ~ — — Ы 02 од 4а (/+ то) Нагрев поверхности массивного тела (например, листа толщиной более 40 мм) плазменной струей или неподвижным пламенем простой горелки с осью, перпендикулярной к н гн р о" к нагреваемой поверхности, описывается схемой нормальпокругового источника теплоты на поверхности полубесконечного тела (рис. 15).
чг 0,0 0,6 0,4 0,2 рнс, 15. Процесс нагрева поверхности полубесконечного тела непрерывнодействующим неподвижным нормально-круговым источником теплоты; ф — коэффициент теплонасышения центральной точки С (см. рис. 15) а в центре источника С в процессе теплонасыщения, являющаяся температура в цент„е и максимальной температурой нагреваемого тела, выразится Т (/) = — агс1д ~/ 2 Гг (14) 2)ь )/4па1о ~' Гв Первый сомножитель выражает максимальную температуру центральной точки при предельном состоянии процесса.
Второй сомножитель является коэффициентом теплонасышения $ (рис. !6), который стремится к единице в предельном состоянии процесса нагрева. 1Е 5) УУ Рис 17. Схема (а) нагрева поверхности полубесконечного тела мощным быстродвнжущимся нормально-круговым источником ав (г) и эквивалентная ей схема (б) нагрева нормально-линейным источником дт (у) 2ь 37 Нагрев поверхности массивного тела плазменной ст ей релки при большой скорости переме е ного поля быстродвижущегося нормально-лин " емещения описывается выражением темпе о-линеиного источника (рис. 17): ператургде время /отсчитывают от момента, когда цент источни а мую плоскость. а центр источника пересек рассматривае- П ри нагреве поверхности массивного тела плазменной ст ей или пла простой горелки при прямолинейном переме " и перемещении с постоянной скоростью и 0мпхг Р йв ВВ Рис.
20. Номограмма зависимости относительной температуры в точках на оси ОХ от критериев т, и г/га при нагреве тонкого листа пламенем быстродвижущейся линейной горелки 7 0 0 4 у 2 04 02 -0 / г 01 Рис. 19. Схема нагрева продольного шва трубы длиной 1 из тонкого листа пламенем быстродвижущейся линейной горелки максимальная температура Ттах предельного состояния в точке М на мещения источника и расстояние,' ние,' точки от центра источника выражаются п1ах .
г — Вы 2Х 1' 4пата (16) / = $~ 4а~юл, — и/а. терпя скорости Коэффициенты Оы и п„, выбирают из графика (рис. 18) в в зависимости от кри- о/а Р=— о 4а (17) Нагрев тонких металлических листов толщиной 8, см пл горелки (нап име п р ( р р, ри газопрессовой сварке продольных швов труб) описывае нои, см, пламенем линейной схемой нормально-полосового источника длиной 1, см, кал/см и коан,еи и ко~~ициентом сосредоточенности в в направлении оси ОУ', быст о движущегося с постоянной скоростью о, см/с, в направлении оси ОХ ис. Температура листа Т (Г) в точках осн пе емещення го ел т е в стадии нагрева /( // ' б и (о ласть // на рис 19), выражается (18) Рис. 18. График относительной максимальной температуры 0 точек тпах поверхности полубесконечного тела на оси перемещения нормально- кругового источника теплоты и коэффициента и, „для определения расстояния точек с максимальной температурой от центра источника в зависимости от критерия р Р асчеты тепловых процессов ири сварке .цаерев металла потоками частиц и излучения Относительную температуру 0 выбирают по номограмме на рис.
20 в зависимости от относительной длительности нагрева ///а и безразмерной постоянной 2а/а т= — ° ев 0 Д4 РВ 12 1В 20 24 2В га Температуру листа Т, (1) в точках оси перемещения горелки позади пламени (см. Рис. 19, область П/), т. е. в стадии охлаждения / > 1/в, вычисляют как разность температур по формуле (18) при разных значениях аргумента Т,(/)=Т(/) — Т Примеры расчета приведены в монографиях (1,2).
НАГРЕВ МЕТАЛЛА ПОТОКАМИ ЧАСТИЦ И ИЗЛУЧЕНИЯ Тепловые характеристики сфокусированного электронного луча. Явление термозмиссии дает возможность создать в вакууме направленный поток электронов, кинетическая энергия которых при столкновении с твердым или жидким материалом превращается в тепло,, выделяемое в материале, В электронно-лучевых установках, используемых для сварки, ускоряющее напряжение изменяется в пределах от 10 до 150 кВ. Сила тока электронных пушек изменяется от нескольких десятков миллиампер до единиц ампер, а мощность злект анно-лучевых установок составляет единицы и десятки киловатт. У скоренные электроны сформированные электронно-оптической системой в пУчок, попадая на поверхность твердого тела, проникают вглубь и выделяют энерги1о в некотором объеме, прилегающем к поверхности обрабатываемого из делия.
Максимальная глубина проникновения электронов в твердое тело практически для всех обрабатываемых материалов не превышает десятых долей миллиметра при ускоряющих напряжениях до 150 кВ. Помри энергии электронного луча связаны со вторичной эмиссией электронов, Рентгеновским излучением, соударениями с молекулами газа в вакуумной камере потерями на аноде и с ионизацией паров металла. 38 ц = 0,24т!в(//. /рд 7д д 7д г; Удач Расчеты тепловых процессов при сварке При энергии первичных электронов до 200 кэВ только 0,1 — 1% подводимой на ано е энергии тратится на возбуждение рентгеновского излучения.
Потери м д обычно составляют 3 — 5,74, энергетические потери, обусловленные соудав р ощн ости рением с молекулами остаточного газа в рабочей камере, 0,1%. На ионизацию паров металла при обработке электронным лучом расходуется несколько п оцентов мощности луча. ко проценОсновной источник энергетических потерь электронного луча связан со вторичной электронной эмиссией. Поэтому эффективный КПД т! эле р в, изменяющиися в пределах от 70 до 90%. практически не зависит от энергии первичных электронов; он зависит только от атомного номе а об абатываемого мате и . 3 О МатЕРИаЛа. ЗНаЧЕНИЯ 4)в ДЛЯ РЯДа МатЕРИаЛОВ ПРИВЕДЕНЫ В табЛ.
4. 4. . Кпд электронно.лучевого нагрева для ряда металлов Эффективная мощность в, кал/с электронного луча определяется как количество тепла, введенное в единицу времени в металл изделия потоком электро. пеел Распределение плотности тока по сечению электронного луча а р д ение плотности потока энергии по пятну нагрева может быть описано законом нормального распределения (рис. 21). Плотность потока эне гни в электронно-лучевых сварочных установках может достигать 104 В / Ма агннтные отклоняющие системы позволяют перемещать электронный луч его в аз в пространстве относительно изделия по заданному закону напри , н пример отклонять стотой (100 Г и б . р зные стороны относительно среднего пути перемещения б я с ольшой ча- П и сва ке " ( ц более), вращать по кругу или по другой замкнутой крив " р ои и т.
д. элект он р р тонколистовых конструкций целесообразен импульсный р ного луча. Модуляция частоты луча, так же как и длительности импуль. сны режим сов, осуществляется подачей на фокусирующий электрод отрицательных относительно катода импульсов напряжения. п я Сварка тонколистовых конструкций электронным лучом перемещаю р молннейно со скоростью ш Нагрев описывается схемой подвижного нормально- кругового источника в тонкой пластине с теплоотдачей по формуле (12).
Если радиус пятна нагрева мал (велик коэффициент сосредоточенности) то быть выб ана схема п ности), то может на позе х Р перемещения линейного источника теплоты с теплоотд п " ачей муле (4). р ности и полным выравниванием температуры по тол 6 ф шине по форНагрев массивных изделий электронным лучом описывается схем " мально асп е схемой нор. Для быст р р деленного источника на поверхности полубесконечно ного тела.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
