Курсовая работа: Разработка схемы источника "ПТИ" с использованием стали 45
.
График представлен ниже.
Рисунок 5 - Термический цикл
3.3 Расчёт скорости охлаждения
Мгновенная скорость охлаждения является первой производной температуры по времени:
Так как в большинстве случаев оказывается достаточным приближённое определение скорости охлаждения, то используют теорию мощных быстродвижущихся источников тепловой энергии без учёта теплоотдачи. Скорости охлаждения обычно определяют для оси шва ввиду незначительного её отличия от скорости охлаждения околошовной зоны.
Для расчета скорости охлаждения используем формулу:
w = 2p · l · (Т–Тн )2 /[q/V],
где q – эффективная тепловая мощность, Вт,
Т – критическая температура, Т = Ас3 =755 0 С,
Тн – начальная температура, Тн = 20 о С,
l – коэффициент теплопроводности, l = 41,9 Вт/м0 С,
cr – объемная теплоемкость, cr = 4,8Дж /см3 С,
V – скорость сварки, cм/с.
w = 2 · 3,14 · 0,419 · (755 - 20)2 /(6930 / 0,09) = 18,46 гр/с.
Полученное значение Δωне входит в оптимальный диапазон скоростей охлаждения (2…4). Для сварки стали 45 необходимо применять специальные технологические приемы.
3.4 Определение изотермы на поверхности свариваемого металла
В результате воздействия сварочного источника теплоты свариваемый металл расплавляется. Металл, ограничиваемый изотерической поверхностью Т = Тпл , образует сварочнуюванну.
Сварочная ванна перемещается по свариваемому изделию вместе с источником теплоты. После затвердевания расплавленного металла сварочной ванны образуется шов. Глубина и форма проплавления зависят от сосредоточенности источника теплоты, определяемой способом сварки и силой сварочного тока.
Кристаллизация расплавленного металла состоит из двух элементарных, одновременно протекающих процессов:
1) зарождение зародышей или центров кристаллизации,
2) роста кристаллитов из этих центров.
Кристаллы растут с некоторыми остановками, т.е. слоями. Центрами кристаллизации для каждого последующего слоя являются различные неровности предыдущего.
Скорость кристаллизации определяется числом центров кристаллизации и линейной скоростью роста кристаллов в единицу времени.
Теория непрерывной кристаллизации предполагает спокойное затвердевание жидкости без перемешивания жидкого металла внутренними конвективными токами. Эта теория имеет ограниченное применение.
Условия в которых протекают кристаллизационные процессы в сварочной ванне:
а) наличие в ванне центров кристаллизации в виде зерен основного металла на границе сплавления;
б) одновременный с кристаллизацией ввод теплоты в сварочную ванну движущимся сварочным источником энергии, скорость движения которого определяет скорость перемещения фронта кристаллизации;
в) значительный градиент температур в ванне, большой перегрев металла в центре шва;