Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 9
Текст из файла (страница 9)
днопроходная сварка. Основными параметрами термического цикла околошовной зоны при однопроходной сварке или наплавке являются максимальная температура Т„„„, мгновенная скорость охлаждения о, 'С/с при данной темпе ур Т и длительности нагрева 1„ выше данной температуры Т (рис. 24), ой емпера- При дуговой наплавке валика на массивное изделие (см. Рис.
4 и 25, а) ско- рость охлаждения, 'С/с при Т 5) 6) рис, 25, Схемы распространения теплоты: а — точечный источник в пластине большой толщины; б — точечный источник в пластине произвольной толщины; в — линейный источник в пластине малой толщины Ф 5 67ВУЮ Рис. 26. Номограммы: 2 5 4 5 61ВУ10 15 а) фт, ««нл/см Ф 5 67ВУЮ 15 20 5055 1 2 5 100 ВО ОО Ф 5 676910 15 20 ВОЛ 2 5 100 2 5 Ф 567В9Ю Ю 20 5655 м 4 б 67В910 15 20 ЗП 55 у/К ««сл/с 9/к ««ал/см й) 10 „й Э. 7 В.', вт 4 5 .В 75 й~ Ю а 6 б 6 5 и — для определения скОРОсти охлаж.
денна с при Т вЂ” Т, = 220' С: б — для определения скорости охлаждения в околошовноя воны при наплавке валика иа поверхность пластины при 7' — То = 600 и 600' С 20 и 15 ~~, 10 В 6 6 4 5 З. Ковффнниенты приведение охлаждения по номограммам или по выражениям (22) и (23) вместо истинных значений погонной энергии д/и и толщины металла 6 вводят их приведенные значения, полученные умножением — и 6 на коэффициенты, учитывающие влияние конструкции соединения (табл. 5). Длительность 1„ нагрева выше данной температуры при наплавке валика на массивное тело В Отжиг, слой Зелой 2 слой 1 слои Т-Т Т' 1а йаб (д/иб)' Хсу (Т вЂ” 7' )2 (25) я!а ата а,15 й,15 ага цгб а,а ага 3 е 1(Ха 2 Ч б (б 2 Х Ф ~ ватт у расчеты тепловых процессов при сварке т! '=т'т(т — т ~ (24) то ах о1 пропорциональна погонной энергии дуги — а при однот проходной сварке листов встык пропорциональна квадрату удельной энергии дуги 3 об' десь Т, — максимальная температура цикла (см.
рис. 24). Коэффициенты /а и /в выбирают в зависимо~ш о витю тм м т~ны~=, ю т — т, т,„— т, няющейся в пределах от О до ! по номограмме рис. 27. Многослойная спарка длинными участками. Каждый слой успевает почти полностью охладиться ко времени укладки следующего слоя. Поэтому термические циклы отдельных слоев ярактнчески не зависят друг от друга. Но смягченное тепловое воздействие последующих слоев может изменить структуру шва и околошовной зоны, например, отпустить закаленную структуру. На рис. 28 покаваны термические циклы в точках 1,2,3, расположенных на разных расстояниях от корня шва.
При сварке стали, склонной к закалке и образованию холодных трещин, проверяют условия охлаждения первого слоя, в околошовной зоне которого при быстром охлаждении и резкой закалке могут образовываться трещины. Рис. 2 . * 27. Номограммы для расчета длительности нагрева ги выше заданной температуры Т: и — при наплавк лавке валика на массивное тело' б — при одиопроодво сварке листов встык Я в основного л(еталла при дуговой сварке и наплавке вгагрЕВ Последующие слои при одинаковом поперечном сечении, как правило, остывают медленнее первого слоя, поэтому условия их охлаждения можно не проверять.
Скорость охлаждения и первого слоя многослойного шва рассчитыва ют по соотношению (22) и номограммам (см. Рис. 26) для наплавки валика на лист. а) 3 Х ~~] ~й~7 1 ~ДЯ~2 ~(ф~~ 1 ~ Я~2 и,-кии цикл (а) и схем~ стру"урных --и слойной сварке длинными участками Различные условия теплоотвода учитывают, вводя в р я в асчет вместо истинных Я значений толщины свариваемых листов и погонной энерг ду ии ги — их асчетные значения, взятые по рис.
29. Скорость охлаждения можно снизить увеличением Расчетная Я я У д) Ю толщина б' 2 — Ю Расчетная у х и 2,Я 1 Я погонная Тч 2 ч энергия Рис 29. Расчетные значения толщины и погонной энергии для определения скорости охлаждения первого слоя многослойного шва: и — пап а ка на лист; б — соединение встык с односторонни с осо Р им косом к омок; в — соединение виахлесткун в — тавровое соединение (второй шов ', д — Р л в н д — к естовое соединение (четвертый шов) погонной энергии, т. е. увеличением сечения слоев, и повышением температуры подог ева изделия. «~ ногослойная сварка короткими участками.
Тепловые воздействия последовательно навариваемых слоев складываются, замедляя охлаждение отдельного слоя и образуя сложный термический цикл (рнс. 30, а и б). Режим многослойной ~~~рки (каскадной, горкой) характеризуется двумя независимыми параметрами— 47 дз 4( Т Тле 7пр "а(п (чи Ас б) а) Тв И ЯХ й~с ()у 7,(7 уу 7,() а! (),Х ! й 7.э А Рис. 32. Номограммы для расчета длительности нагрева Ы, выше определенной температуры О, различных сечений стержня р, в зависимости от длительности Ы, действия источника: а) р, = 0 б) р, = 0 1 а! р, = 0 2 () ОУ 7() УУ 20 2У И, д! Расчеты тепловых процессов при сварке </ погониои энергией — (сечением слоя) и длиной 1 участка, поэтомуонболее гибок У чем режим однопроходной сварки, зоны пе Длину участка выбирают из условия, чтобы температура Т ратура, околошовнои па ала рвого слоя к моменту наложения тепловой волны сл следующего слоя не д а ниже точки М начала мартенситного превращения (200 — 350' С) или ниже температуры, при которой наиболее вероятно образование холодных трещи ( — 'С).
Длину участка, при которой первый слой с температурой Т, (на- трещин рмический цикл околошовной зоны при многосл " оис. 30. Те кими участками: о лоннои сварке корота — первый слой (точка l); б — последний слой ( у); о точка ; в — схема каскадной сварки чальнои, или температурои сопутствующего подогрева) охладится до темпера- туры Т„вычисляют по соотношению 0,7йзйздз бзи (Тв — Та)з ' (26) где (! — эффективная мощность дуги при заварке первого сл / ' ость пе еме е р о слоя, кал с; р — скор щения дуги, см(с; Йз — коэффициент чистого горец , р ед нице для автоматической многодуговой свар 0 6 — 0 8 н е, 7 ' ия дуги, равныи сл й ои свауки; йз — поправочный коэффициент, равный 1,5 для стыкового соединения, О,э для соединения втавр и 0,8 для крестового соеди Режим инения.
обы ш многослойнои сварки короткими участками мож б чт ов и околошовная зона находились в нижнем субк ит но подо рать так, вале, от темпе ат ы Т . у критическом интерр ур ( „„„наименьшеи устойчивости аустенита до температуры 7'„начала мартенситного превращения (рис. 31, а), в течение такого времени (см.
рис. 30, а, б), которое обеспечивает распад аустенита в иго бла аю ий р льчатый троостит, об д ющий высокон пластичностью. длительность ! нагрева о и р выше определенной температуры Т, которую принимают на 50 С выше температуры Т, при сварке металла с начальной темп Т ературой а рассчи- Нагрев основного металла при дуговой сварке и наплавке Рис. 31.
Диаграммы превращения аустенита: а — нзотермическое превращение; б — анизотермическое превращение (непрерывное охлаждение); о, — скорость охлаждения, соответствующая началу обрааовання мартенснта; оа — скорость охлаждения, при которой образуется 100% мартенснта; ! — зона полной закалки; 7! — зона частичной закалки; Ш вЂ” зона стабильных структур; в, — скорость, при которой начинается выделение феррита; А — аустеиит; Ф вЂ” Феррит: П вЂ” перлнт: Пр — промежуточные структуры; М вЂ” мартенснт 49 )7лавление металла при дуговой сварке Ь2,; Ь/,; р,= ~/ а>> Ь а 2ЛЯ- >г Ь В= — ~г (Т вЂ” Т,), к,/гав 2> а 5 4 5 г/01 2 1,0 1,0 14 1,2 10 02 и= — — +1 0,1 (27) Тпр =п>н>/ ~ Т,„=(Р,+Та) ехр ~ 11 — Р„ /36007 А арР1 (29) и „е 0,24т)а(// 4 в>ах (Зо) Расчеты тепловых процессов при сварке тывают в зависимости от общей длительности сварки /с по номограммам (рис.
32), связывающим безразмерные параметры Ь вЂ” 2 где Ь= —.с> — коэффициент температуроотдачи расчетного стержня' ( х!— \ расчетное расстояние околошовной зоны от источника, для стыковых швов равное полуширине разделки поверху, а для валиковых швов — половине длины катета шва; йа — коэффициент чистого горения дуги; /е> — коэффициент приведения, равный 1,0 — для стыкового соединения 0,67 — для таврового и нахлесточного соединений и 0,6 — для крестового соединения.
Длительность нагрева выше заданной температуры тем больше, чем больше поперечное сечение шва, т. е. чем больше толщина листа и угол разделки кромок. ПЛАВЛЕНИЕ МЕТАЛЛА ПРИ ДУГОВОЙ СВАРКЕ до дуги. Дуга расплавляет электрод, подогреваемый током на участке от ток токоподвода Прутковые электроды. Нагрев пруткового электрода обусловлен выделением теплоты по закону Джоуля †Лен в металлическом стержне и потерей теплоты через боковую поверхность в окружающую среду. Температуру Т (1),'С стального пруткового электрода диаметром йг, мм, нагреваемого током / А от начальной температуры Т = 0'С, мо , можно представить в зависимости от длительности нагрева /, с, номограммой (рис, 33).
Величины п с~и Т Т„р, 'С, входящие в состав безразмерных критериев номограммы выражаются так: р 1 (28) / где /= — — плотность тока в электродном стержне, А/мм'. с( а 4 Ко ициенты А,— мма, оС мма . оС эфф, а; Рм 'С и и, —, зависящие от тепло- физических свойств электродов, выбирают по табл. 6. 6. Коэффняненты для расчета нагрева электродов током Электродная проволока. При автоматической или полуавтоматической сварке 11аибольшую температуру Т,„подогрева проволоки в конце вылета (у дуги), при длине вылета 1, см, можно рассчитать по номограмме (рис. ЗЗ), приняв, 'длительность / нагрева каждого материального элемента проволоки, поступающей в дугу со скоростью 0, смlс, равной 1/и.
лг 4,5 5,5 2,5 2 1,0 15 14 12 Ц0 0,0 0,2 05 Д5 04 0 0 1 11 12 15 14 15 (612(0(92 2224252>05 45 4>д5 10 2050 ~~ДЦ Рис. 33. Номограмма для расчета процесса нагрева током элек- трода из низкоуглеродистой стальной проволоки При высоких плотностях тока в электродной проволоке, / ) 40 †: 60 А/мма, наибольшую температуру Т,„в конце вылета можно определить также из соот- ношения где ар — коэффициент расплавления, г/(А. ч); Те — начальная температура проволоки, 'С.
Расплавление электродов. Дуга прогревает металл электродного прутка или проволоки, предварительно подогретый током до температуры Т ,„, расплавляет и перегревает его до средней температуры Т„капель, отрывающихся от торЦа электРоДа. ПРоизвоДительность РасплавлениЯ электРоДа 00, г/с, и скоРость расплавления 0, см/с, связаны с полной электрической мощностью дуги, Вт, соотношением 5! Нагрев стержней при контактной сварке 50 Расчеты тепловых процессов при сварке НАГРЕВ СТЕРЖНЕЙ ПРИ КОНТАКТНОЙ СВАРКЕ Источники теплоты при стыковой сварке. Свариваемые стержни на участке между токоподводами нагреваются: распределенным по объему металла источником — работой тока плотностью /, А/сма, на удельном сопротивлении металла Р, Ом см; по закону.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
