3.2.1 Расчет максимальных температур термических циклов в точках ошз на разных расстояниях от оси шва.

Выражение для максимальной температуры термиче­ского цикла, T_m(r), для быстро-движущегося точечного источника на поверхности полубесконечного тела:

T_m(r) = T_н + ; (4.8)

Формула для вычисления максималь­ной температуры, T_m(у), при действии быстродви-жущегося линейного источника теплоты в бесконечной пластине с теплоотдачей:

(4.9)

;

В формулах (4.8), (4.9):

T_н – начальная температура изделия или подогрева, К;

q =  U I – эффективная мощность источника, Вт;

где  - эффективный КПД дуги при сварке в СО₂, доли единицы;

U – напряжение дуги, В;

I – сварочный ток, А.

v – скорость сварки, см/с;

q/v – погонная энергия сварки, Дж/с;

сρ – произведение коэффициента изобарной теплоёмкости на физическую плотность

материала, Дж/(см³∙К);

λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(см∙К);

a = λ/(сρ) – коэффициент температуропроводности, см²/с;

r = (у² + z²)^0,5 – расстояние от рассматриваемой точки до оси шва, см;

δ – толщина листа, см;

у – расстояние от оси шва, см;

b – коэффициент температуроотдачи с поверхности, с^-1.

2. Расчет мгновенных скоростей охлаждения в точках сварного соединения.

Мгновенная скорость охлаждения w(Т) в точке является производной температуры по времени w(Т) = ∂T/∂t. В инженерной практике для расчета скоростей охлаждения при сварке обычно применяют формулы, выведенные для точек, ле­жащих на оси шва. При использовании таких формул полагают, что в прилегающих к шву зонах скорости охлаждения отличаются незначительно.

При дуговой наплавке валика на массивное тело скорости охлаждения w(Т) в точках на оси шва в зависимости от температуры получаем из формулы:

(4.10)

При сварке листов встык или при наплавке валика на лист ма­лой толщины выражение для определения скорости охлаждения w(Т) в точках на оси шва в зави­симости от температуры записывается следующим образом:

(4.11)

Обозначения символов в формулах (4.10) и (4.11) такие же, как в (4.8) и (4.9), значение

температуры Т = ТА_r1 (температура наименьшей устойчивости аустенита) выбирается для основного металла из марочника сталей, Т_н - температура предварительного подогрева.

Знак минус в выражениях (4.10) и (4.11) указывает на охлаждение металла. Скорость охлаждения зависит от формы изделия, уменьшается при увеличении погонной энергии q/v и температуры подогрева Т_н, а также при уменьшении толщины листа δ.

Т_н позволяет в большей степени ре­гулировать скорость охлаждения, чем погонная энергия q/v. Однако при сварке крупных деталей подогрев приходится ограничивать для соблюдения температурного режима работы персонала.

Влия­ние подогрева и погонной энергии на скорость охлаждения силь­нее сказывается в пластинах, чем в массивных телах. Это следует из сравнения показателей степеней в выражениях (4.10) и (4.11).