Курсовая работа: Разработка схемы источника "ПТИ" с использованием стали 45

д) малый объем и непродолжительное существование сварочной ванны, большие средние скорости роста кристаллов;

е) воздействие на кристаллизирующийся металл термодеформационного цикла.

При затвердевании расплавленного металла сварочной ванны преобладает гетерогенный процесс кристаллизации и только в центральной части ванны в очень редких случаях возможна гомогенная кристаллизация. Под влиянием конкретных тепловых и кинетических условий кристаллизации металла шва, химического состава сплава, градиента температур, скоростей сварки и кристаллизации в различных зонах шва возможно образование разной первичной структуры—столбчатой, полиэдрической. Столбчатая и полиэдрическая структура могут в свою очередь быть ячеистыми, ячеисто-дендритными, дендритными. Все эти структуры в шве можно не только получить, но и управлять их развитием, изменяя условия роста, как это следует из теории концентрационного переохлаждения. Такие параметры роста кристалла, как скорость кристаллизации Vкр и градиент температур в жидкой фазе grad Т_ф , оказывающий наиболее существенное влияние на образующую структуру, можно рационально подбирать и изменять при сварке .

Температурный градиент в жидкости может быть повышен увеличением тепловой мощности дуги путем повышения напряжения или силы тока или может быть понижен путем предварительного подогрева. Скорость кристаллизации можно регулировать изменением скорости сварки.

При сварке в пределах сварочной ванны одновременно осуществляется два процесса:

а) плавление;

б) кристаллизация.

Сварочная ванна и связанная с ней изотерма кристаллизации перемещаются вдоль оси шва со скоростью сварки.

Под схемой кристаллизации понимают форму осей кристаллитов и значение угла два a между касательными к осям. Ось кристаллита - воображаемая линия, определяющая форму и направление границ кристаллитов. Форма, ориентировка и размеры кристаллитов могут изменятся в широких пределах в зависимости от технологии сварки и оказывать существенное влияние на деформационную способность металла шва. Направление роста кристаллита совпадает с направлением максимального теплоотвода, т.е. с нормалью к изотерме кристаллизации.

3.4 Расчёт изотерм на поверхности свариваемого материала

Построение изотерм производим аналитическим методом. Для этого выведем уравнение изотермы, опираясь на уравнение предельного состояния процесса.

Пусть требуется построить изотерму для некоторой температуры Т. Подставив эту температуру в уравнение предельного состояния, получим:

Затем, учитывая и произведя несложные преобразования, получим:

откуда вытекает

.

Преобразуя относительно у, получим в итоге:

.

Рассчитываем изотермы в пределах от х=-0,8 см до х=46,45 см. Графики изотерм представлены ниже.

Рисунок 6 – Графики изотерм

Данные изотермы построены для температур Т_нир , Т_АС1 , Т_АС3 , Т_Мн (перечислены в порядке возрастания эксцентриситета вдоль оси ОХ).

В связи с тем, что изотерма Т=Мн очень вытянута по оси ОХ, частично не показана.

3.5 Определение протяжённости отдельных участков в ЗТВ

Величина ЗТВ зависит от способа сварки, её режима, химического состава свариваемого и присадочного металла, физических свойств свариваемых металлов, и т. д. Увеличение сварочного тока, снижение скорости сварки увел