Неровный В.М. - Теория сварочных процессов (1043833), страница 96
Текст из файла (страница 96)
В результате обработки диаграммы по специальной мето- 0,5 дикеопределяютК!г, МПВ м '. Применительно к образцам со сварными соединениями приведенный вьппе метод испытаний используется для оценки трещнностойкости отдельных зон соединения, в которых наносится надрез и наводится усталосгная трещина. Р Однако трулно точно изготовить надрез для испытаний зоны сплавления и зоны У термического влияния, и возможен увод усталостной трещины из нужной зоны. ))анболее подходящими в этом случае г являются образцы с К-образным сварньзм соединснисм, в кото)зых надрез изготовляют со стороны вертикальной 0 х кромки. 6,в 6 Хрупкое разрушение сварных соединений с трещнноподобными дефектами, металл которых находится В хрупком состоянии (например, закаленная зона термического влияния), становится возможным, если действительный Рнс.
12.79. Схема распре- коэффициент интенсивности напряже деленна напрлженнй О,. около острии трещин: ний у Острия трезцины К! превысит кри* тический критерий К! . Коэффициент тола!ива листа; ! — л~в!нв трсзиины К! характеризует интенсивность нарастания локальных напряжений прн приближении к острию трещины (рис 12.79) н может быть рассчитан по формулам линейной механики разрушения: отношение длины трещииоподобного дефекта к толщине !»т»»»б). ЗначениЯ фУнкции У» длЯ пРотаженных тРещин (длина 2б > 41»в) приведены в табл. 12.2.
Тлблиял» И.2 Значение функции Т» длп протяженных трещин В табл. 12.3 приведены значения А'1,. для металла сварных соединений труб из стали 1?П С (С .= 0,17%; Мп = 1,15 %; % = 0,6 %). Та»!лили 72.3. Значение й»„шзп стали 17ПС Контрольные вопросы 1. Что понимают пол физической и технологической свариваемостью? Какими критериями н показателяыи оцениваются свариваемость в зависимости от назначения саарной конструкции? 2.
Какие виды дефектов кристаллической решетки, их свойства и роль в развитии физических н механвческих процессов образуются при технологической обработке металлов, в том числе при сварке? 3. Что понимают под фазовыми и структурными превращениями в металлах при техиолоп»ческих воздействиях? Какие вилы превращений имеют место в сталях прн сварке? 4. Какими закономерностями оцениваот процесс кристаллизации чистых металлов и сплавов? Укажите особенности кристаллизации металла сварных швов.
5. Что понимают под схемой кристаллиззаии сварных швов? Перечислите параметры процесса кристаллизации н поясните их влияние на склонность к образованию дефектов н на механические аюйства сварных швов. 6. Какие виды микрохимической неодноролности !МХН) характерны для сварных соединений? Каковы физическая природа н причины обра- 698 зоваиия МХН? Какое влияние МХН оказмвает на склонность к образованию дефектов и на механические свойства сварных соединений? 7.
Каково строение границ зерен, в чем заключается процесс их образоааиня7 Как изменяется Внд зерен н нх границ В процессе тепловой технологической обработки металлов? 8. Какова кинетика видоизменении зерен в зоне термического влияния сварных соединений сталей при многослойной сварке? 9. Какие экспериментальные н расчетные метолы применяют для определения фазового состава структуры металла сварных соединений углеродистых и легированных сталей? 10.
Каковы физические основы и причины образования сварочных деформаций н напряжений, кинетика формирования собственных сварочных иапрюкений в сгалях в щюцессе ох»»ажхения при сварке, ? 1 !. Что такое горячие трещины в сварных соединениях? Какие факторы обусловливают образование трещин'? Укажите зависимости значений зтнх факторов от химического состава н конструктивно-техиологическнх параметров процесса изготовления сварной конструкции. 12. Какие экспериментальные и расчетные методы применяют лля оценки сопротивляемости металла сварных соединений образованию и»- рячих трещин? 13.
Какие способы применяют для повышения сопротивляемости сварных соединений обраюванню горячих трещин и предотвра»ценив их возникновения в сварных конструкциях? 14. Что такое холодные трещины в сварных соединениях? Какие факторы обусловлившот образование холодных трещин? Укажите зависимости значений этих факторов от химического сосгава и конструктивно- технологических параметров процесса изготовления сварной конструкции. 15.
Какие экспериментальные и расчетные меюлы применяют для оценки сопротивляемости металла сварных соединений обраюванию холодных трещин? 16. Какие способы применяют для повышения сопротивляемости сварных соединений образованию холодных трещин и прелотврашения их возникновения в сварных конструкциях? 17. Что такое ламелярные трещины в сварных соединениях сталей? У ажите причины и условия их образования. Какие методы применшотся к ? для оценки сопротивляемости образованию ламелярных трещин. 18. Каковы причины и условия хрупкого разрушения металла сварных соединений сталей? ! 9. Какие методы применяют для оценки склонности к хрупкому разрушению мепн»ла снарных соединений? 20.
Каковы критерии трещиностойкости металла сварных соединений? Какие экспериментальные н расчетные методы применяют лля оценки сопротивляемости металла нестабильному распространению трещин н трешиноподобных дефектов? 2.4.2. Уравнение Саха 0,8 0,6 0,4 0,2 70 7! Плазму столба сварочной дуги при атмосферном давлении можно отнести к категории термической плазмы, свойства которой определяются температурой и давлением. В отличие от изотермической плазмы, в которой 8таб Т = О, в термической плазме столба дуги температура меняется от точки к точке, но в каждой точке сохраняется локальное термодинамическое равновесие с одной и той же равновесной температурой для всех частиц и процессов. Считается, что, хотя весь объем плазмы в целом и не находится в равновесии, его отдельные макроскопически малые части приходят в состояние равновесия, так что можно говорить о локальном равновесии в небольших частях рассматриваемой плазменной системы.
Важнейшей характеристикой плазмы является ее состав. Расчет состава плазмы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия, основан на законе действующих масс. Равновесный состав плазмы не зависит от того, как происходят реакции, а зависит только от условий, в которых она находится. Поэтому при выводе условия равновесия можно предполагать, что реакции происходят прн заданных постоянных температуре Т и объеме К Приведем простейшие примеры применения закона действующих масс, Можно рассматривать термическую ионизацию как обратимую химическую реакцию газов е о А +е а-2 А + работа ионизации.
Напомним, что степень нонизации — это отношение числа заряженных частиц (ионов или электронов) в плазме к числу всех частиц: Х = пе /(па + пе) = пт/(па + и/) Степень ионизации Х определяется из константы равновесия реакции с помощью уравнения Саха, которое справедливо при малой степени ионизации Х«1. Если входящие в уравнение Саха величины выражены в единицах СИ, то оно имеет аид )(=0,18(8,8//е ) ' Т р ' ехр — ', (2.50) о з з/4 о з / 5800(//1 Т где де, 8ь аа — статистические веса квантовых состоЯний соответственно электрона, иона и атома; !/1 — потенциал ионизации, В. Для электрона 8 = 2, что соответствует двум направлениям спи- на. Для ионов и нейтральных атомов значения 8/ и у вычисляют, учитывая строение атомов. Концентрацию электронов определяют по формуле и, =1,33 10 р ' Т ' аехр~ — '~, (2.51) 22 0,5 0,25 / 5800(// ) Т 2 где а = ЫеФ/Ыа = 28//да квантовый коэффициент, 2 3начения а, вычисленные К.К.
Хреновым для различных химических элементов, находятся в диапазоне 1...4: для атомов с регулярным строением оболочки Группы таблицы Менделеева .........,... ! П! !П У У У! ЧП У1П а 1 4 1 4/3 3/2 8/3 3 4 для атомов с нерегулярным строением оболочки Элементы............,........................... 1Ч С Ст Мп Ре Си !ЧЬ 1.а % ТЬ а ..............................
8/5 3 8/7 7/3 1 2/5 3 1 1 8/5 4/3 Кривые зависимости степени ионизации от температуры, построенные по уравнению Саха, имеют Б-образный вид (рис. 2.! 7). Например, при атмосферном давлении для калия (1/, = 4,3 В) Х = 1 Х 1,0 О 4000 8000 12000 16000 20000 Т, К Рис. 2.17. Б-образные кривые степени ионизация различных элементов в зависимости от температуры при атмосферном давлении при 11 000 К; для водорода ((// =13,5 В) Х = 1 при 24 000 К; для гелия (1// = 24,5 В) Х = 1 при 50 000 К. Надо иметь в виду, что уравнение Саха дает результаты, близкие к экспериментальным, только при малых степенях ионизации (Х «1).
При 6000 К расчет по Глава 13, МЕТОДЫ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СВАРОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ 13Л. Методйй моделпроваппп комплекса фпзвческпх процессов прп сварке В предыдущих главах описаны модели различных физических и химических проззсссов, протекающих в материале и окружающей среде при сварке. Внимательное изучение этих моделей и описыВающего их матемапзческого аппарата показывает, что проведение расчетов для реального сварочного процесгхз аналитическими метоо, неосущедами в принципе возможно, ио на практике„как правило, неос ствимо. решения можно получить только для отдельных простейших задач, с использованием ряда упрощающих допущений. Ддя решения более сложных задач, актуальных для современной промышленности„необходимо совместное расс~отрение целого комплекса физико-химических процессоВ В сВязи с их тесным взаимодействием при сварке.
Схема взаимодействия основных процессов, характерных для большинства способов сварки, показана на рис. 13.1. Процессы отмечены номерами, а стрелками юображены связи между этими процессами — явления, вызывающие влияние одного процесса иа другой. Многие процессы оказывают взаимное влияние друг иа друга, т. е, связи между ними являются двухсторонними.
Перечислим важнейшие из эти связей, обозначив каждую из них парой номеров связываемых процессов. Первый номер принадлежит процессу, влияющему иа процесс, указанный вторым. (1)-+(2) Сварочный источник энергии (дуга, луч лазера, проходящий ток) получает ее от источника пзпания, (2)-+(1) Изменения источника энергии (ллины дуги и т. д.)„ вызывают изменение работы источника питания (меняется напряжение и ток). (2) — «(3) Если источник энергии электрический (дуга), то изменение его положения и параметров влияет на протекание тока по свариваемым депиям. Магнитные явления могут вызывать в проводящем сварочном материале индукционный ток. (3)-+(2) Изменение сопротивления свариваемой детали вызывает не только перераспределение тока в ией, но и изменения в процессе горения сварочной дуги. (2)-+(4) В любых процессах часть энергии превращается в тепловую энергию и распространяется в свариваемых деталях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
