Неровный В.М. - Теория сварочных процессов (1043833), страница 84
Текст из файла (страница 84)
Кроме того, режим сварки определяет ширину зон, в которых развивается тот нли иной процесс, а следовательно, н ширину зон разупрочиения или пониженной пластичности. При применении мощных концентрированных источников теплоты эти зоны могут сппь настолько узкими, что не будут оказывать заметного влияния на прочность сварного соединения в целом. На этапе охлаждения сваречнеге термического цикла в области высоких температур в шве и в зоне термического влияния, в а стенитном состоянии, продолжает развиваться по мере охлажде у я при тельно определяющим микроструктуру и свонства ных соединений, являетс ре р я и в ащение аустеннта.
в процессе свари в ений в сталях при охлаждении в проц ки выполняют с помощью анизотермических стаиита (АРА) применительно к с ки см. также разя. 12,8.1). Их строят с помощью эксй структуры магалла. Прн периментальных мат д стр о ов исследованн стр ь, что адицнониые металл этом следует отметить, то тр оды с использованием шлифов лишаи менее мм, 10 мм), на которых имеется однородная структура, узк . ного соединения. Наибольшин пригодны для анализа узких зон сварного мическаго влияния и осоинтерас прадставля структура мичес ат 30ны тармичес бенно ее околошовного участк, катар гих а, которые во многих ом сва ных соединений с познцн прочн ются «слабым» местом свар ературы нагрева в прения лежат в широком диапазоне в.
Максимальные температуры н д елях зоны термического влияния лежат в ш ния Т по оси Оу очень А 'сь .. Т„при этом градиент распределения термического влияния ( уж нлатометричее кого ьской практике используют метод днл следовательскои пра торых моделируется свароч- * анализа с применени раз ем об цов, в ко на базе 10 х 10 мм, на которой отарой можно достаный термический цикл на, отарой точно точно определить структур уктуру и размер зерна, й д основан на р р цни менеиий разм р ощ деле м в базы «дилатацни» иа с-~од езакрепле -~о ном незакрепленном и ванные сва' Коттрелла НМЕТ ДБ чные быстродействующие дилатометры (« ис 12 40) п имеияют плоские образцы ограниченных размера х азм в 1,5«10«100 мм.
Варачный тсрмОдафорднтся сварачны" ар й т мический цикл или сва ествляется проходящим мационный цикл. Нагрев образ об ца 1 осуществля нагрева — раВ- электрическим током (2 3). Необходимое условие н 635 Тв Ти, Т, 'С к,% Рнс 1242 Дилатогрлыыв, соогВетствукицвл прсврилснню Вустеиитв В сталях при Охлвжлетм Т„и ҄— температуры, окзтветстнузопнм нв млу мекснмвлызой скорости и $юнззу преврвззжйил Вус.
тенитв; с, — нзблюдвемвл фиоввв ЛНЛВТЕЛИЕ; Ет щм - УСЛОВНВЛ МВКСИ- мвльнвл фвзоввв лнлвтвцив (в предположении протеквнив преермленив при постовнноЙ темзмрйтурл. Т ю) 636 Рнс. 12.40. Схема быстродействующего сварочного лнлатометрв МВТУ: ! — образец; 2 — конзвктный трансформатор; 3 - пзбкзм токополволы; Š— сопле длл звщнты и охлмкденнл ерпзном Аг.
5 — термопэрв; 6 — ннлукннонный летчик деформвилн; 7 - злекзронный свмопнсец (илн компьютер) номерное распределение температуры по длине базы цзмерения деформаций. Базу измерения выбирают вдоль длины лли ширины образца (чаще вдоль ширины, так как по ширине образца легче обеспечцть равномерное распределение температуры), Изменение размера базы регистрируют чувствительными индукционными датчиками 6. Изменение размера 6) в зависимости от температуры Т, которая фиксируется термопарой 5, прнварнваемой в центре измеряемой базы, регистрируют с помощью электронного двухкоординатного самописца 7 или персонального компьютера.
Изменение размера базы образца из стали при охлаждении явлаетсл РезУльтатом СУммиРоваиил теРмического сокРащенил Вт н фазовой дилатацни ау — расширения, связанного с уменьшением плотности металла в результате перестройки ГЦК-решетки в ОЦК- решетку при превращенли Ге (С) -+Ге (С). По днлатомстрнческим кривым (дилатограммам) устанавлнвмот температуры начала Т„н конца Тк преврщценнй аустенита (рис. 12.41) н соответствующую им наблюдаемую фазовую дилатацию с (рис. 12.42). На кривой сварочного термического цикла (рис.
! 2.41, а) фиксируют эффекты выделения н поглощения теплоты (хД), сопровождающие фазовые превращения Ге (С)й е Гев(С) (так называемый термический анализ), и определякзт температуры начала (Тн) а 6 Рнс. 12.41, Сварочный термический цикл (а) и днллтотрлмыа (6): Т'м Т', и Т„, Т„- темпервтуры начала н конца фвзоаьж преврваеннй аютветствеиозлвжленнн; ()' н Д вЂ” таиотв превращений Ооотеезстеенио прн нмреее и охлаждении; М - нзмененне бвзы нзмереинл своболной дефор мвции и конца (Тк) превращений. Этот метод также применяют с использованием сварных образцов. В последнем случае термопару прнваривают в зоне термического влияния нли вводят в хвостовую часть сварочной ванны ц записы.
вают данные зависимости 7(г)— сварочного термического цикла. Это позволяет исследовать превращения непосредственно в заданной точке сварного соединения во время сварки. Такая методика в мировой практике получила название ьоп ыш» (лат. — на месте). Поскольку эффект тепловыделения не всегда имеет ярко выраженный характер, анализируют зависимость первой производной температуры по времени. Для этого зависимость Т = Я) дифферен- я О,5 О,5 0,4 О,з 0,2 0,2 01 6 10' М с 2 4 6 10 цируют с помощью электронных лифференцирующих устройств или компьютерных средств Иногда полезными лля анализа превращений являкпся некоторые условные параметры: температура максимальной скорости превращения Т„н соответствующая ей максима»меля фиавал ьная чяьювал дилатация ктжея, Графики изменения кг н ст в зависимости соответственно от Тм л и интервала ЛТ = Тл — Тк приведены на рнс.
12.43. Дополнительно на образцах определяется фазовый состав структуры металлографичсским методом и по распределению микротвердости. Дилатограммы снпмиотся для серии сварочных термзтческнх циклов, охватывающей весь диапазон типовых режимов сварки. По комплексу полученных данных строят диаграмму АРА. еу ° % еу, % 0,1 300 400 Тм„, 'С 0 25 50 дт, 'С а 6 Рнс. 12.43, Изменение условной максимальной фазовой лилатации талии ст мы в зависимости ог температуры максимальной скорости превраптеии» Тм е (а) и на люлаемой фазовой лнлатации е~ от температурного интервала преврящеиий ЛТ(6) На диаграмме АРА (рис. 12.44) фиксируются критические значения н65 нли гвт5, соответствующие появлению 5 % мартенсита (тем1), образованию 90 % мартенсита (вм2), появлению 5% феррита + пеРлита (и1т»1) и обР»зованию 100 % феРРнта + пеРлита (тефлз).
ПРи наличии Дапиых о паРаметРах сваРочного теРмического цикла, задавая тип и 1юзмеры сварного соединения, способ и режим сварки, можно определить состав структуры околошовной зоны однослойного соединения. Ю' 1О' Юз Время охлажления от Ас„с Т, ОС 200 100 60 30 6 4 2 ме,з, С/с 6 Рис. 12.44, Анизстермическая диаграмме превращений в стали 45 в координатах температура — время (диаграмма ПьД) (а) и температура- скорость охлаждения (диаграмма АРА) (6): А, Ф, П, Б и М вЂ” сост»стет»енес еустелят, феррит, псрлнт, Оеанмт и мертемсят, ли — время ох»еж»ения ст ЗОО ло 500 'С; еке — скорость ох»еж»с»ия е ля»лето»с 600...
500 'С массы вещества, а только перемещение составляющих. Характерной особенностью процесса является то, что по условию квази- нейтральности скорости диффузии электронов и ионов должны быть одинаковы. Поскольку электроны обладают большой подвижностью, они опережают ионы, создавая электрическое поле, которое сильно тормозит их и слегка ускоряет тяжелые частицы— ионы. Происходит выравнивание скоростей, и весь процесс идет со скоростью, близкой к той, которая в отсутствие электрического поля соответствовала бы диффузионному движению ионов. Такой процесс совместного движения ионов и электронов через газ получил название амбиполярной диффузии.
2.3.3. Теплопроводность плазмы д, = — 2.8гаг) Т. (2.38) Здесь 2. — коэффициент теплопроводности, называемый далее для краткости теплопроводностью. Для плазмы имеет место соотношение Л = Х + З.„т. е. учитываются атомный (2, ) и электронный (2,,) механизмы теплопере- дачи, причем 1 ), = — )гн,о,Леб 2 (2.39) 2 е )гневе Ле(1+ Х) 2 3 (2.40) В центре столба дуги из-за больших значений Л, и ге справедливо неравенство 2.,» Х, а на границах столба значение 2., малб вследствие малости п,. 64 Теплопроводность плазмы также обусловлена движением частиц.
Главную роль в переносе теплоты от горячих участков плазмы к холодным играют электроны (благодаря их большей скорости теплового движения). Если вдоль некоторого направления существует перепад температур, то электроны с ббльшими энергиями идут в одну сторону, а с меньшими — в другую. В РезУльтате поЯвлЯетсЯ поток тепловой энеРгии 9т в стоРонУ более холодных слоев плазмы, прямо пропорциональный относительному перепаду температур, т. е. температурному градиенту: Х, ВтТ(м.К) Подставляя в уравнение (2.39) — 23 — 1 к = 1,38 10 Дж К, выражения для Л (см.
(2.16)) и скорости теплового движения 0,8 0,6 о=~/б = ~ — =1,6 1О 3)гТ 2 Т т А 0,4 0,2 (2.41) 0 2000 6000 Т, К (А — атомная масса, а Т вЂ” темпе- ратура газа, К), получаем Рис. 2.15. Зависимость теплопроводности плазмы от температуры для некоторых инертных газов и щелочных металлов 10-2 ~~ 2. = — / —. (2.42) Д А Для инертных газов Аг, Че теплопроводность в интервале температур 7000 .12000 К изменяется плавно, увеличиваясь с ростом температуры (рис. 2.15). Для легко ионизируемых щелочных металлов (цезия и калия) коэффициент теплопроводности имеет характерный максимум, который, по-видимому, обусловлен механизмом ионизации.
2.4. Элементы термодинамики плазмы 2.4.1. Термическое равновесие Термическое равновесие в дуговом промежутке будет полным, если частота появления всех возможных энергетических состояний удовлетворяет распределению Максвелла — Больцмана. В плотной среде столба дуги столкновения между частицами приводят к быстрому установлению локального равновесного состояния. Напротив, в разреженной плазме, где столкновения частиц происходят редко, могут длительное время существовать неравновесные состояния.
Понятие термодинамической равновесности предполагает, что состояние вещества полностью определяется его химическим составом и какими-либо двумя термодинамическими параметрами. Одним из них всегда служит температура Т, общая в данном случае для электронов и тяжелых частиц. Другим может быть плотность или давление.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
