Раздел III. ТЕПЛОВЫЕ ОСНОВЫ СВАРКИ

НАЗАД: 3.4.1. Основные параметры сварочной ванны и сварного шва

3.4.2. Расчет основных параметров сварочной ванны и сварного шва

Рассмотрим это прежде всего для наплавки валика на массивное тело. В этом случае температура какой-либо точки, находящейся на расстоянии r от оси шва в момент времени t, прошедшего после пересечения дугой той плоскости, в которой находится интересующая нас точка, определяется уравнением (3.15):

Для точек, лежащих на оси шва (r = 0), уравнение будет иметь вид:

(3.47)

Если в уравнении (3.47) принять, что температура Т соответствует температуре плавления Т_пл, тогда время t будет соответствовать времени существования сварочной ванны t_в. Откуда получаем:

(3.48)

где P₁ = - постоянная величина.

Следовательно, время существования сварочной ванны пропорционально эффективной погонной энергии q_u/V.

Длина сварочной ванны будет равна:

L = t_в×V = q_u×P₁ = P₂UI, (3.49)

где P₂ = - постоянная величина;

для РДС Р₂ = (1,7 ¸ 2,3) мм/кВА;

для автоматической сварки Р₂ = (2,3 ¸ 3,6) мм/кВА.

Ширину ванны и сварного шва определим из уравнения максимальных температур (3.19)

Если T_max = T_пл, то r = , тогда получим:

. (3.50)

Глубину проплавления можно определить исходя из экспериментальных исследований, которые выявили линейную зависимость глубины проплавления от величины сварочного тока:

а = K×I (3.51)

Для сталей при РДС величина мм/А,

для автоматической сварки мм/А.

Для случая сварки встык за один проход параметры сварочной ванны и сварного шва определяются аналогичным образом.

Исходное уравнение для определения времени существования сварочной ванны (3.20) при условии пренебрежения поверхностной теплоотдачей (b = 0):

Для точек, лежащих на оси шва (у = 0), получим:

(3.52)

откуда

(3.53)

где - постоянная величина.

Так как L = t_b×V, то получим:

L = (3.54)

Ширину шва выразим из уравнения (3.23) при условии b = 0.

Приняв , а T_max = T_пл, получим:

. (3.55)

При сварке встык без разделки кромок обязательный зазор между свариваемыми деталями составляет (1/5¸1/6)d, где d - толщина свариваемых деталей. Это позволяет получить глубину проплавления металла на (25¸40) % больше, чем при наплавке валика.

Поэтому при РДС сталей коэффициент К, входящий в уравнение (3.51) составляет (1/55¸1/80) мм/А, а при автоматической сварке (1/35¸1/52) мм/А.

При разработке технологии сварки исходным требованием может быть обеспечение необходимого катета шва К или глубины проплавления металла а.

Экспериментально установлены следующие зависимости этих величин от тока при сварке сталей в углекислом газе:

, (мм) (3.56)

Для углового шва

, (мм) (3.57)

где d_э – диаметр электрода, мм.

ДАЛЕЕ: 3.5. Тепловая эффективность процесса сварки