Основы тепловых процессов при сварке.

Контрольные вопросы.

1. Что такое электрическая сварочная дуга?

2. Токи, применяемые для сварки. Преимущества сварки на постоянно токе?

3. Строение дуги постоянного тока.

4. Процесс переноса металла в дуге.

5. Способы возбуждения сварочной дуги?

6. Температурные условия в дуге?

7. Что такое баланс теплоты в сварочной дуге?

8. Понятие устойчивости сварочной дуги?

9. Что такое вольт-амперная характеристика сварочной дуги?

10. Средства повышения устойчивости сварочной дуги?

11. Виды переноса металла в дуге?

12. Что такое пинч-эффект?

13. Ручная дуговая сварка.

14. Процесс сварки метало под слоем флюса.

Почти все существующие виды сварки основаны на местном концентрированном нагреве участков изделия до температуры расплавления или до пластического состояния. Необходимую для этой цели теплоту получают от источников энергии, которые различаются между собой по характеру выделения теплоты, мощности, продолжительности действия, скорости движения и другим признакам. Свариваемые изделия различают по свойствам материала и геометрическим размерам. Если принять во внимание условия, при которых происходит сварка - подогрев, искусственное охлаждение, теплоотдачу, то количество независимых параметров, подлежащих учёту в расчётах тепловых процессов при сварке, окажется довольно значительным.

Один из основных вопросов, рассматриваемых в теории тепловых процессов при сварке, - определение условий, при которых достигается необходимый нагрев изделия и его сваривание. Однако этим не исчерпывается назначение теории [1, 6].

Нагрев и охлаждение вызывают разнообразные физические и химические процессы в материале изделия – плавление, кристаллизацию, структурные превращения, объёмные изменения, появление напряжений и пластических деформаций. Эти процессы приводят к глубоким изменениям свойств и состояния материала и влияют на качество всей конструкции в целом. Чтобы определить характер протекания указанных процессов, необходимо знать распределение температур в теле и изменение его во времени в каждом отдельном случае. Это второй основной вопрос, рассматриваемый в теории тепловых процессов при сварке. Согласно программе подготовки инженера-кораблестроителя учебным планом предусмотрено более подробное изучение дисциплины «Тепловые процессы при обработке металлов».

Схемы нагреваемых тел. Формы тел, нагреваемых при сварке, весьма разнообразны. Распространение теплоты существенно зависит от формы и размеров тела [ 1 ]. Точный учёт конфигурации тела может привести к таким усложнениям расчёта, что его практическое использование окажется затруднительным. Поэтому во всех случаях, когда пренебрежение второстепенными особенностями формы тела не приводит к большим погрешностям расчёта, целесообразно упрощать формы рассматриваемых тел, сводя их к простейшим. Грамотное применение такой схематизации должно основываться на чётком понимании физической сущности процесса в целом. Обычно выбирают одну из следующих основных схем.

Бесконечное тело.Если границы тела не влияют на распространение теплоты, его можно заменить бесконечным телом, у которого имеется неограниченная протяженность по всем трём направлениям x, y, z (Рис.3.1,а).

 

Полубесконечное тело.Этой схеме соответствует массивное тело с одной ограничивающей плоскостью z = 0 (Рис.3.1, б). Остальные поверхности находятся на значительном удалении и не влияют на распространение теплоты.

Бесконечная пластина.Представляет собой тело, ограниченное двумя параллельными плоскостями z= 0 и z = δ. При использовании этой схемы всегда предполагают, что температура по толщине листа равномерна, а теплота может распространяться только в плоскости с координатными осями x и y(Рис.3.1,в).

Полубесконечная пластина.Представляет собой тело, ограниченное двумя параллельными плоскостями z = 0, z = δ и плоскостью y = 0 (Рис.3.1, г). Остальные условия те же, что и у бесконечной пластины.

Плоский слой.Представляет собой пластину, у которой температура точек тела по толщине не является равномерной. Эту схему применяют в тех случаях, когда толщина тела не настолько велика, чтобы можно было пренебречь влиянием ограничивающей плоскости z = δ и считать тело полубесконечным (Рис.3.1,д).

Стержень.Представляет собой тело с прямолинейной или криволинейной осью, когда температура равномерна в пределах поперечного сечения стержня (Рис. 3.1,е).