Основные тепловые процессы при сварке пластин встык за один проход - Курсовая работа

2В данной работе содержится 33 листа машинописного текста, 12 рисунков, 8 таблиц, в которой рассматриваются тепловые процессы при сварке пластин встык за один проход. Основные вопросы курсовой работы следующие: - выбор расчетной схемы;Типы процессов распространения тепла в металле, нагреваемом сварочной дугой, весьма разнообразны. На эти процессы влияют следующие основные факторы: а) размеры и форма свариваемых изделий, теплофизические свойства их металла и условия их теплообмена с окружающими предметами; б) эффективная тепловая мощность сварочной дуги, распределение ее теплового потока по поверхности металла и характер ее перемещения по изделию. Расчет процесса распространения тепла в металле при сварке должен установить основные закономерности этого процесса и выявить влияние перечисленных выше основных факторов. Для расчета процесса нагрева и охлаждения металла изделия при дуговой сварке необходимо выбрать подходящую схему расчетную схему, выделяющую основные особенности рассматриваемого процесса и пренебрегающую второстепенными. Итак, для ручной дуговой сварки пластин встык за один проход выбираем линейный подвижный источник теплоты.Для построения термического цикла точки тела необходимо знать ее температуру в любой момент времени, начиная с t = 0. Поскольку в уравнении температурного поля ПЛИ параметра времени в явновыраженной форменет, его рассчитывают по уравнению: Где х0 - абсцисса заданной точки в неподвижной системе координат, начало которой совмещено с положением источника теплоты в момент времени t=0; В этом периоде температура Т(тн) любой точки тела, отнесенной к системе координат, связанной с источником теплоты, возрастает от начальной температуры Т(0) = 0 до температуры предельного состояния Т(?) = Тпр, теоретически достигаемой при бесконечно длительном действии источника теплоты, т. е. при тн. Представим температуру Т(тн) точки с координатами (x,y) в периоде теплонасыщения (0 <тн <?) через изученные температуры предельного состояния и дополнительный коэффициент теплонасыщения ? (тн) для той же точки: Такой коэффициент теплонасыщения, очевидно, изменяется от нуля в начальный момент (тн = 0) до единицы в предельном состоянии (тн>?). Порядок расчета температур в период теплонасыщения состоит в отыскании для точки с заданными координатами температуры предельного состояния по формуле (1), вычислении значения соответствующих безразмерным критериям ?2 и ?2 и определении ?2 по номограмме.(рис.9), диаграмму состояния железо - углерод и химический состав свариваемого металла (табл.7) определить протяженность отдельных участков ЗТВ в данных условиях. Зона термического влияния (ЗТВ) состоит из следующих характерных участков (рис.10): 1 - неполного расплавления, 2 - перегрева, 3 - нормализации, 4 - неполной перекристаллизации, 5 - рекристаллизации, 6 - синеломкости. Максимальные температуры нагрева этого участка находятся в интервале - ТЛИКВИДУС - ТСОЛИДУС. Длина этого участка составляет =0,12 см, структура - жидкость аустенит. Для определения конечной структуры участков ЗТВ, нагретых выше точки АС3, используем термический цикл, рассчитанный для мощного быстродвижущегося линейного источника, и термокинетическую диаграмму распада аустенита для стали 30ХГСА.Расчет мгновенных скоростей охлаждения участков ЗТВ при однопроходной сварке пластин встык ведется по формуле (15): Где - начальная температура изделия, °С. Время охлаждения: Из рис.12 видно, что при данной скорости охлаждения закалочных структур не образуется, поэтому предварительный подогрев не нужен, к трещинам шов не склонен. Длину ванны можно определить из графика распределение температур вдоль оси шва рис.2. Также длину сварочной ванны можно вычислить по формуле (16): 29 Ширина сварочной ванны вычисляется по формуле (17): Глубина проплавления для сварки пластин встык, для которой в расчетах не учитывалось распространения тепла по оси z, должна быть на всю толщину пластины.В данной курсовой работе для расчета тепловых процессов при сварке пластин встык за один проход стали 30ХГСА была выбрана расчетная схема, по которой произведены расчет распределения температур на оси шва и на удалении от него, построены изотермы и соответствующие графики, рассчитан и построен термический цикл, кривые распределения.

СОДЕРЖАНИЕ

Реферат 3

Введение 4

Задание на курсовую работу 5

1. Расчет распределения температур вдоль оси шва и на некотором 6 удалении от нее

2. Построение изотерм 7

3. Расчет и построениетермическогоцикла для точки, укоторой х0=3 9 см, у=1 см

4. Расчет распределения температур на поверхности изделия по 10 прямым, перпендикулярным оси шва, при различных значениях координат х. Построение кривых распределения

5. Расчет и построение графиков распределения температур на 13 поверхности изделия в поперечных сечениях тела в периоды теплонасыщения и выравнивания температуры

6. Распределение максимальных температур в поперечном сечении 19 зоны термического влияния

7. Определение протяженности участков ЗТВ 21

8. Определение конечной структуры участков ЗТВ, нагретых выше 25 точки АС3

9. Расчет мгновенных скоростей охлаждения участков ЗТВ 29

10. Расчет основных геометрических размеров зоны проплавления 29

Выводы 32

Список использованной литературы 33

В данной курсовой работе для расчета тепловых процессов при сварке пластин встык за один проход стали 30ХГСА была выбрана расчетная схема, по которой произведены расчет распределения температур на оси шва и на удалении от него, построены изотермы и соответствующие графики, рассчитан и построен термический цикл, кривые распределения. Были выполнены расчеты в период теплонасыщения и период выравнивания температур. Расчет максимальных температур и скорости охлаждения дали представление и протяженности участков ЗТВ, ее структуре, склонности к трещинообразованию. Как видно из работы, при данном виде сварки трещины не образовываются, закалочных структур нет, предварительный подогрев не требуется. На основании расчета геометрических параметров сварочной ванны, рекомендуется увеличить скорость сварки в сравнении с расчетной, для уменьшения ширины сварочной ванны.

32

1. Теория сварочных процессов: метод. указания и индивид. задания для студентов ИНЭО, обучающихся по направлению 150700 «Машиностроение», профиль «Оборудование и технология сварочного производства» / сост. Р.И. Дедюх; Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2014. - 49 с.

2. Багрянский К.В. Теория сварочных процессов / К.В. Багрянский, З.А. Добротина, К.К. Хренов.- Харьков: Вища школа, 1976.- 424 с.

3. Теоретические основы сварки / Под ред. В.В. Фролова.- М.: Высшая школа, 1970.- 592

4. Петров ГЛ., Тумарев А, С. Теория сварочных процессов. - М.: Высшая школа. 1977. - 392 с

5. Рыкалин Н.Н. Расчеты тепловых процессов при сварке. - М.:ГНТИМЛ. 1951. - 297 с.

6. Дедюх Р.И. Тепловые процессы при сварке: учеб. пособие. - 2-е изд. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. ? 124 с.

7. Тылкин М.А. Справочник термиста ремонтной службы. - М.: «Металлургия». 1981. - 648 с.

8. Теоретические основы сварки под ред. В.В.Фролова. - М.: Высшая школа. 1970. -592с: