Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Машиностроение -> Фрумин И.И. -> "Сварка порошковой проволокой" -> 4

Сварка порошковой проволокой - Фрумин И.И.

Фрумин И.И. Сварка порошковой проволокой — Киев, 1972. — 215 c.
Скачать (прямая ссылка): svarkaporoshkovoyprovolokoy1972.djvu
Предыдущая << 1 .. 2 3 < 4 > 5 6 7 8 9 10 .. 83 >> Следующая

/ — оболочка; 2 —сердечник; 3 — дуга; 4 — основной металл. t0$—температура’ нагрева оболочки; tc — температура нагрева сердечника.
что в процессе сварки оболочка
те может нагреваться до температур примерно 1000° С (рис. 6).
Нагрев сердечника осуществляется передачей тепла от дуги и оболочки. При высоких скоростях подачи проволоки тепло, выделяющееся на торце, распространяется на меньшую длину, чем в оболочке, так как теплопроводность сердечника на 1—2 порядка меньше теплопроводности оболочки.
За исключением небольшого участка, нагреваемого с торца, сердечник можно представить в виде цилиндра бесконечной длины, нагреваемого с поверхности. Из теории переноса тепла применительно к дисперсным системам и капиллярно-пористым телам следует, что для определения температуры Т в произвольной точке цилиндра в момент времени т требуется решить дифференциальное уравнение [29, 60]
аг
д%
А
су
д2Т J_
дг2 г
дТ_
дг
(6)
где — — температуропроводность; г — текущий радиус цилиндра с радиусом R.
12
Решение уравнения (6) может быть записано в виде ряда:
—t?\X
со *
Гп-Т e‘V , , ,
Гп-Ги _ Л Zj Vi(aiR) о^’
1 (=1
где J0 и Jу— функции Бесселя первого рода (нулевого и первого порядков); at — i-й корень уравнения J0 (atR) = 0 (8); Тп — температура поверхности; Т« — начальная температура тела цилиндра.
a S
Рис. 6. Зависимость температуры нагрева оболочки порошковой проволоки площадью 2 мм2 (а) и 4 мм2 (б) от времени прохождения сварочного тока:
1 — 200а; 2 — 250а; 3 — 300а; 4 — 350а; 5 — 400а; 5 — 500а; 7 — 600а.
В литературе имеются решения уравнения в виде графиков [178].
Принимая равным нулю расход тепла на перегрев продуктов диссоциации и полагая, что в реакционной зоне все тепло расходуется на компенсацию эндотермического эффекта, можно определить время диссоциации карбоната. В результате преобразования уравнения, выведенного О. А. Есиным и П. В. Гельдом [40], получается следующее выражение:
т __ л Q У (Q\
1д — /1 ¦к(Тп — Гр) ’ к >
где тд — время диссоциации; Q' — тепловой эффект, отнесенный к единице массы карбоната; % — коэффициент теплопроводности твердого продукта разложения; у—объемный вес; Тп, Тр—соответственно температура поверхности и реакционной зоны; А — коэффициент, зависящий от размеров образца и степени диссоциации.
На рис. 7 приведены результаты расчетов времени диссоциации
13
образца карбоната кальция диаметром 2 мм (что примерно соответствует размеру сердечника трубчатой проволоки диаметром 3 мм). При вычислении времени полной диссоциации требуется вносить поправку на перегрев реакционной зоны [403.
Из выражения (9) видно, что сокращение времени диссоциации может быть достигнуто увеличением теплопроводности порошка. Минеральные примеси (ТЮ2, А1а03, SiOa) имеют коэффициент теплопроводности такого же порядка, как и продукты диссоциации
Рис. 7. Зависимость степени диссоциации ая карбоната от температуры перегрева поверхности сердечника и времени:
1 — 75%; 2 — 44%; 3 — 24%.
Рис. 8. Зависимость скорости окисления поверхности железа от времени при температурах нагрева, °С:
1 — 900; 2 — 1000; 3 — 1200; 4 — 1400.
карбонатов (CaO, MgO). Теплопроводность можно повысить, введя в сердечник металлические порошки, теплопроводность которых на порядок выше. Коэффициент теплопроводности порошка железа, например, с крупностью частиц 0,1—0,2 мм составляет (45 ч- 60)-• Ю6 дж/м-сек-град (3 ч-4 ккал/м-час-град), а порошка алюминия (75 ч- 90) 106 дж/м-сек-град 11481.
Зная, как распределяется температура в оболочке и сердечнике, можно рассчитать степень окисления железа. При сварке открытой дугой металл оболочки и компоненты сердечника окисляются, в-значительной мере за счет кислорода воздуха. При окислении железа на воздухе при температурах выше 200° С установлена следующая зависимость количества образовавшегося окисла от температуры:
9000
ДС = 22,7-lOVte г, (10)
где AG — прирост массы, кг/м1; т — время, сек\ Т — температура, °К.
14
Время нагрева х порошковой проволоки на вылете не превышает 2 сек. Зависимость увеличения массы окисной пленки на единицу поверхности от времени для различных температур иллюстрируется рис. 8. Заметное возрастание скорости окисления наблюдается при температурах более 1000° С. Окисление металлических частиц сердечника в значительной степени зависит от их удельной поверхности.
Экспериментальные данные о процессах, происходящих в сердечнике при нагреве проволоки на вылете, были получены с помощью специальной установки (рис. 9). Движущаяся с постоянной скоростью проволока нагревалась электрическим током, а затем в специальном стакане с хладагентом быстро охлаждалась.
После охлаждения проволоки из нее извлекали сердечник и исследовали его.
Результаты опытов по нагреву проволок трубчатой конструкции диаметром 3 мм, заполненных карбонатами кальция и магния, приведены на рис. 10.
Как следует из полученных зависимостей, увеличение силы тока приводит к возрастанию доли прореагировавшего карбоната. При заданных условиях нагрева (/п = 460 а) на вылете в 50 мм магнезит диссоциирует более чем наполовину. При том же режиме нагрева мрамор, обладающий большей термической стойкостью, диссоциирует менее чем на треть. Подобные зависимости получены и для органических материалов (крахмала, целлюлозы), термически менее стойких, чем указанные карбонаты.
Предыдущая << 1 .. 2 3 < 4 > 5 6 7 8 9 10 .. 83 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed