Вызываются давлением паров, противодействуют начальному обрыву капли. Если реактивные силы имеют взрывной характер, то они препятствуют струйному переносу.

- давление реактивных паров.

.

Струйный перенос возможен при меньших токах

.

,

.

5. Электростатические силы.

Возникают из-за большого градиента потенциала (напряженности поля) в переходных областях дуги, особенно у катода.

,

.

Поэтому создается разность давлений и течение газа от катода к аноду.

.

Достигает несколько десятков Па.

При высокой напряженности может деформировать металл в сварочной ванне, вытягивая его в виде конуса от катода к аноду, при обратной полярности.

При сварке в молекулярных газах N₂, СО₂ очень трудно получить струйный перенос, так как катодное пятно сливается на поверхности из-за сильного охлаждения дуги, в результате образования стержня диссоциации.

6. Плазменные потоки.

Мощный катодный поток вызывает отраженный анодный поток, который концентрически охватывает катодную струю. Он вызывает сдвиг капли в сторону и даже подъем ее над торцем электрода, вызывая разбрызгивание металла (в СО₂).

Установлено, что чем меньше размер капель, тем меньше время их нахождения на торце электрода, благодаря чему металл капли меньше нагревается, а скорость плавления электрода увеличивается, так как передача теплоты дуги твердому металлу происходит через меньший слой жидкого металла.

Мелкокапельный перенос металла улучшает стабильность горения дуги. Поэтому часто применяют специальные меры по уменьшению размеров капель путем вибрации электрода с амплитудой в десятые доли мм за счет специальных устройств, что наряду с измельчением капель ускоряет плавление электродной проволоки.

Повышение сварочного тока при том же диаметре сварочной проволоки приводит к мелкокапельному переходу металла. Так как при этом катодное или анодное пятна начинают располагаться на боковой поверхности электрода, благодаря чему конец электрода приобретает конусообразную форму, и капли начинают образовываться на вершине конуса – перенос металла через дугу приобретает мелкокапельный характер.

Краевые условия (граничные)

Чтобы рассчитать изменение температуры точек тела во времени, кроме закономерности распространения теплоты в теле необходимо знать еще два условия:

1. условия обмена тепла на границах рассматриваемого тела;

2. начальное распределение температуры по телу при времени t=0.

Условия могут быть разнообразны:

1. условие 1 рода или изотермическое условие; полагают, что поверхность тела обладает постоянной температурой в течение всего процесса распространения теплоты (сварка с интенсивным омыванием изделия водой);

2. условие 2 рода или адиабатическое – теплообмен на границах тела считаем равным нулю (сварка с изоляцией поверхности детали песком, асбестом);

3. условие 3 рода – условие теплообмена на границе тела со средой с заданной температурой; тепловой поток теплоотдачи по правилу Ньютона пропорционален разности температур изделия и среды

.

Но в то же время к границе притекает тепло согласно закона теплопроводности

,

.

Из условия 3 рода можем получить первые 2 условия.

Если теплоотдача очень велика, то приток тепла мал .

Если адиабатический.

СХЕМАТИЗАЦИЯ СВАРОЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ ТЕПЛОТЫ

При сварке дугами открытого типа используются расчетные схемы: точечный источник теплоты на поверхности полу бесконечного тела. При сварке дугами погруженного типа используется схема: линейный источник теплоты в пластине.

Сварочная дуга – непрерывно действующий источник теплоты.

При РДС используют схему подвижного источника. При автоматической – быстродвижущуюся схему.

Распространение тепла от неподвижных источников

1. МТИ на поверхности бесконечного тела.

Граничные условия:

• теплообмена на границах нет, так как они удалены в бесконечность;

• в начальный момент времени температура постоянна .

Предположим, что в очень малый объем массивного тела вблизи точки О в течение некоторого времени внесено некоторое количество тепла Q(Дж) тело бесконечное, а источник тепла неподвижный, точечный, мгновенный. Решение для данных условий в точке А.

,

,

- приращение температуры в рассматриваемой точке;

- время, отсчитываемое с момента введения теплоты,

- радиус вектор до рассматриваемой точки.

Для точки внесения , .

.

1. Для всех точек при , где , .

2. В точке при , .

II. Мгновенный точечный источник теплоты на поверхности полу бесконечного тела.

.

Граница XOY принимается не пропускающей теплоту, теплота распределяется только в глубь тела.

Распределение приращения температуры в полу бесконечном теле от МТИТ по радиусу .

Распределение тепла от МТИТ, приложенного в точке О на поверхности полу бесконечного тела, аналогично как для бесконечного тела. Граница XOY принимается не пропускающей теплоту, поэтому теплота распространяется внутрь тела.

.

Изометрические поверхности, описываемые этим уравнением, представляют собой сферические поверхности.

- выражает температуру в точке внесения тепла в разные моменты времени.

- убывание температуры по радиусу .

Наибольшая температура всегда в точке , т.е. в центре внесения теплоты.

Чем больше , тем выше температура точек в любой момент времени.

ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН НА ПРИРАЩЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ

При увеличение коэффициента приводит к ускорению процесса распространения тепла. Максимальные достигаемые температуры остаются теми же самыми, но продолжительность времени с момента введения теплоты до достижения сокращается во столько раз, во сколько раз увеличивается .

При увеличение теплоемкости равносильно одновременному уменьшению и , т.е. приращение температуры уменьшается при замедлении процесса распространения теплоты.

НЕПОДВИЖНЫЙ МГОНОВЕННЫЙ ПЛОСКИЙ ИСТОЧНИК ТЕПЛОТЫ В СТЕРЖНЕ (БЕЗ ТЕПЛООТДАЧИ)

.

С теплоотдачей в окружающую среду

,

-площадь поперечного сечения.

НЕПРЕРЫВНО ДЕЙСТВУЮЩИЙ НЕПОДВИЖНЫЙ ИСТОЧНИК ТЕПЛОТЫ

Процесс нагрева тела таким источником можно представить как серию действующих друг за другом мгновенных источников теплоты. Пользуясь принципом наложения, можно найти распределение температур в любой момент времени. Сущность состоит в том, что температура от совместного действия распределенных во времени и пространстве принимается равной сумме температур от действия каждого источника теплоты.

НЕПРЕРЫВНО ДЕЙСТВУЮЩИЙ НЕПОДВИЖНЫЙ ЛИНЕЙНЫЙ ИСТОЧНИК ТЕПЛОТЫ

Мощность

,

,

,

- интегральная показательная функция.