Точечный подвижный источник теплоты на поверхности полубесконечного тела (ручная дуговая наплавка валика на массивное изделие). Материал – низколегированная сталь.
Необходимо:
а). Рассчитать распределение температур вдоль оси шва. Для рассчитанных точек построить кривую распределения температур в координатах Т, 0С; х, см.
б). Рассчитать температуру точки начала шва в момент удаления от нее дуги на расстояние 45 мм (стадия теплонасыщения).
в) Рассчитать и построить термический цикл на поверхности изделия в точке, отстоящей от оси шва на расстоянии 1 см, при хо = 3 см.
Таблица 1
Условия задания № 1-1
Вариант Icв, А Uд В и Скорость сварки , м/ч
4 160 24 0,72 4,5
Решение
По поверхности массивного тела равномерно (т. е. с постоянной скоростью v) и прямолинейно перемещается непрерывно действующий точечный источник тепла постоянной мощности q. Тело будем считать полубесконечным с адиабатической плоскостью xy (рис. 13).
Рисунок 8 Схема движущегося точечного источника теплоты на поверхности полубесконечного тела.
Формула для расчета:
(6)
где – эффективная тепловая мощность источника теплоты, Вт;
и – эффективный КПД процесса нагрева свариваемого металла;
Iсв – сила сварочного тока, А;
Uд - падение напряжения на дуге, В;
− коэффициент теплопроводности, Вт/см∙град;
пространственный радиус-вектор (расстояние в пространстве до рассматриваемой точки от начала подвижной системы координат), см;
x, y, z – подвижные координаты, связанные с источником теплоты;
− скорость сварки, см/с;
коэффициент температуропроводности, см2/с;
сρ − объемная теплоемкость металла, Дж/см3∙град.
а)
Tпр=0,72*160*242*π*0.39*х*e-0.1252*0.08*2х
х Т
-3 376,286
-2,5 451,543
-2 564,429
-1,5 752,572
-1 1128,858
-0,5 2257,717
0,1 9655,638
0,5 1033,658
1 236,622
1,5 72,222
2 24,799
2,5 9,083
3 3,465
3,5 1,360
Рисунок 9 Распределение температур вдоль оси шва
б) Температуру Т данной точки тела в стадии теплонасыщения удобнее вычислять по номограммам
. Для этого ее можно представить как произведение температуры в предельном состоянии той же точки на коэффициент теплонасыщения :
(7)
Очевидно, что коэффициент теплонасыщения возрастает от нуля в начальный момент времени до единицы в предельном состоянии. Возрастание его во времени характеризует процесс насыщения данной точки тела теплотой источника.
При расчетах коэффициент теплонасыщения определяют по номограммам [2, 3], построенным в зависимости от безразмерных критериев , пропорциональных времени t, и критериев , пропорциональных расстоянию R от источника теплоты до рассматриваемой точки.
В случае ПТИ номограмма для определения коэффициента теплонасыщения 3 построена в зависимости от критериев
и (8)
Порядок расчета температуры точки тела в период теплонасыщения для ПТИ состоит в отыскании мгновенных координат точки, времени действия источника теплоты t, температуры предельного состояния Тпр по формуле (6), вычислении значений безразмерных критериев и по формулам (4) и определении 3 по номограмме для ПТИ [2, 3]
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
