Раздел III. ТЕПЛОВЫЕ ОСНОВЫ СВАРКИ

НАЗАД: 3.4.2. Расчет основных параметров сварочной ванны и сварного шва

3.5. Тепловая эффективность процесса сварки

Эффективная тепломощность нагрева изделия q_u расходуется на проплавление основного металла q_пр, на расплавление наплавленного металла q_н, на перегрев металла сварочной ванны выше температуры плавления (средняя температура сварочной ванны при сварке сталей Т_b » 1,25 Т_пл), на теплопередачу в зону термического влияния (ЗТВ).

Отношение тепломощности, затраченной на проплавление основного металла, к эффективной тепломощности нагрева изделия называется термическим к.п.д. проплавления h_t:

, (3.58)

где F_пр – площадь проплавленного металла, см²;

V - скорость сварки, см/с;

g - удельный вес металла, г/см³;

S_пл - теплосодержание металла, соответствующее температуре плавления, Дж/г.

Для сталей S_пл » 1350 Дж/г.

Уравнение (3.58) позволяет определить h_t по экспериментальным данным площади проплавления и режимам сварки.

Расчетным путем h_t можно определить по графикам, приведенным в работах [1,2,4], в зависимости от критерия , и относительной глубины проплавления для наплавки валика.

Для сварки встык h_t зависит только от критерия .

Входящая в выражения и величина а – это коэффициент температуропроводности (см²/с); (Дж/см³) – теплосодержание единицы объема расплавленного металла при температуре плавления.

Для сталей » 10530 Дж/см³.

Для сварки встык величина h_t в зависимости от математически имеет вид:

h_t = exp (-5,9494/exp- 1,6737/- 710,14×10^-3). (3.59)

Теоретически при сварке встык h_t £ 0,484.

При наплавке валика h_t в зависимости от можно выразить следующими уравнениями:

При :

; (3.60)

при :

; (3.61)

при :

. (3.62)

При наплавке валика максимальные значения h_t в зависимости от величин лежат в пределах 0,368¸0,458.

Отношение тепломощности, затраченной на расплавление проплавленного металла, к полной тепломощности называется полным тепловым к.п.д. и обозначается h_пр:

(3.63)

Теоретически h_пр £ 0,45.

По аналогии с уравнением (3.63) можно выразить к.п.д. наплавки h_н:

; (3.64)

По экспериментальным данным h_н может изменяться в широком диапазоне – от 0,05 до 0,5, но чаще всего h_н = 0,15 ¸ 0,30. Увеличение h_н влечет за собой снижение h_пр и наоборот.

Отношение тепломощности, затраченной на образование металла шва, к полной тепломощности, расходуемой при сварке, будет представлять к.п.д. сварки:

. (3.65)

Теоретически h_св £ 0,5 ¸ 0,65.

ДАЛЕЕ: 3.6. Производительность процессов наплавки и проплавления