Форма и размеры сварочной ванны

Параметры режима сварки плавлением и их влияние на размеры сварочной ванны и шва

Форму и размеры сварочной ванны можно оценить, используя основные положения теории распространения теплоты при сварке.

Для образования сварочной ванны и шва применяют различные источники нагрева. Они характеризуются полной и эффективной мощностью.

Полную мощность источника нагрева qo определяют по выходным параметрам, например, по сварочному току и напряжению дуги или электронного луча, мощности светового, плазменного и других потоков. На нагрев металла при сварке расходуется не вся мощность источника, а только ее часть, называемая эффективной тепловой мощностью q:

q = ηиqo; ηи = q/qo

Н. Н. Рыкалин предложил коэффициент ηи называть эффективным к. п. д. процесса нагрева изделия. Эффективный к. п. д. учитывает неизбежные потери теплоты на излучение, конвективный теплообмен со средой и т. д. Эффективную мощность определяют путем калориметрирования, эффективный к. п. д. рассчитывают. Наиболее высокие значения эффективного к. п. д. характерны для электронно-лучевой (0,8—0,95) и дуговой сварки под флюсом (0,8—0,9); невысокие значения ηи, имеют способы газовой сварки (0,3—0,5).
Минимальную тепловую мощность, необходимую для расплавления основного металла и образования сварочной ванны, определяют из выражения

qпл = goΔHпл

где go — массовая скорость плавления основного металла; ΔНпл — энтальпия металла при температуре плавления с учетом теплоты плавления.

Массовую скорость плавления металла рассчитывают по формуле

go = vυсвFпp, (2.1)

где v — плотность твердого металла; υсв — скорость сварки; Fgp — площадь проплавления.

На плавление металла и образование ванны расходуется только часть эффективной тепловой мощности, учитываемая термическим к. п. д. процесса плавления:

ηt = goΔHпр/q (2.2)

Доля полной мощности, расходуемой на плавление металла при сварке, определяется полным к. п. д. процесса плавления

ηпр = go ΔНпр/qo

С учетом qo = q/ηи получим ηпр = ηtηи.

Анализ показывает, что основным и определяющим параметром режима сварки плавлением является величина погонной энергии q/υсв. B. Этот параметр характеризует тепловложение на единицу длины и в значительной степени определяет геометрические рлчмеры ванны и шва.

В общем виде размеры сварочной ванны в зависимости от погонной энергии и ее составляющих — эффективной тепловой мощности и скорости сварки — могут быть приближенно оценены уравнениями

е = A1q/υS; L = А2q2свs2; G = А3q3/(υсвS)2,

где е, L, G — ширина, длина и масса сварочной ванны; A1, А2, А3 — коэффициенты, зависящие от теплофизических свойств свариваемого металла; s — толщина свариваемых кромок.

Из приведенных уравнений следует, что независимо от принятого источника теплоты с увеличением погонной энергии возрастают размеры ванны и ее масса. Однако при одинаковой погонной энергии, в зависимости от свойств принятого источника теплоты, соотношения между геометрическими размерами ванны и шва могут существенно изменяться. Так, при одинаковой погонной энергии по мере увеличения сосредоточенности источника теплоты возрастает глубина проплавления и сокращается ширина шва. При одинаковой сосредоточенности источника и одинаковой погонной энергии то же происходит при увеличении давления на ванну.

При сварке одним и тем же источником теплоты при одинаковой погонной энергии определенное влияние на соотношение геометрических размеров шва может оказывать режим процесса. Например, при повышении скорости сварки и одновременном увеличении тепловой мощности источника нагрева (из условия сохранения постоянства погонной энергии) обычно наблюдается увеличение глубины проплавления. Это связано с повышением термического к. п. д. процесса ηt и увеличением давления источника нагрева на ванну при повышении его мощности.



 
 
Добавить предприятие
 


 
 
 
 
 
 
 
Тел.: (8552) 39-71-29
промышленные предприятия Условия использования материалов сайта Политика конфиденциальности
 
Создание сайта Вебцентр