Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Санкт-Петербургский государственный морской технический университет"

(СПбГМТУ)

Кафедра сварки судовых конструкций

ОТЧЕТ

По лабораторной работе №1

«Расчетное и опытное определение термических циклов

в точке зоны термического влияния при наплавке валика

на пластину»

Выполнил: Мамонтов И. В.

Студент группы 1370

Проверил: Карпов В.М.

Санкт-Петербург

2013.

Содержание

1. Цель работы: 3

2. Задачи работы. 3

3. Схема экспериментальной установки и подробное описание опыта. 3

4. Формулы необходимые для вычисления результатов. 5

5. Расчетно-графическая часть. 6

5.1. Расчет термических циклов: 6

5.2. Расчет максимальных температур. 10

5.3. Расчет мгновенных скоростей охлаждения. 12

6. Выводы по проделанной работе. 15

1. Цель работы:

Изучение основных закономерностей распространения теплоты и приобретение навыков расчетного и опытного определения термических циклов при сварке является целью данной работы.

2. Задачи работы.

Работа включает в себя:

• экспериментальное определение изменения температуры во времени термических циклов (ТЦ) – в нескольких точках зоны термического влияния (ЗТВ);

• расчетное определение термических циклов в тех же точках;

• расчетное определение основных параметров полученных термических циклов;

• сопоставление расчетных и опытных данных;

• анализ полученных результатов и выводы по работе.

3. Схема экспериментальной установки и подробное описание опыта.

Рисунок 1 – Экспериментальная установка.

На пластину толщиной δ=5..6 мм производится автоматическая наплавка валика дуговой сваркой под слоем флюса. Режим сварки (I_св, U_д, υ_св) должен обеспечивать почти полное проплавление пластины и равномерный прогрев по толщине, чтобы в тепловом отношении можно было считать действующий источник теплоты линейным. Это допущение справедливо при значениях удельной погонной энергии .

До выполнения наплавки в пластине с обратной стороны сварки просверливаются отверстия диаметром 1-1,5 мм на глубину равную . Отверстия выполняются в центральной части пластины на расстоянии 96 и 103 мм¹ от оси будущего шва. В эти отверстия привариваются датчики температуры (термопары), представляющие собой спаи двух разнородных металлов (рисунок 1).

Выводы датчиков температуры подключаются к высокочувствительным приборам для измерения малых электрических токов (в простейшем случае – к гальванометрам). Нагрев спая термопары вызывает изменение термоэлектродвижущей силы (термоЭДС), которое фиксируется измерительным прибором, отградуированным на конкретную термопару. Тип термопары и её внешнее сопротивление должны соответствовать градуировке измерительного прибора. Для различных диапазонов измеряемых температур и для различных условий эксплуатации разработаны соответствующие типы термоэлектрических датчиков.

В данной лабораторной работе для измерения и регистрации сигналов, полученных от датчиков температуры, используется электронный регистратор ПАРАГРАФ PL20. Прибор позволяет получать информацию с двух датчиков до 10 раз в секунду и сохранять её в энергонезависимой памяти. Данные отображаются на жидкокристаллическом экране в виде графика изменения температуры во времени, и могут быть экспортированы в распространенные компьютерные форматы (Text, Bitmap, Excel, HTML и т.д.).

Экспериментальное определение термических циклов заключается в установке датчиков температуры в заданных точках ЗТВ, настройке регистратора на используемый тип термопары и запуске процесса регистрации с требуемой частотой опроса датчиков.

Полученная информация переносится на жесткий диск компьютера специализированным программным обеспечением и подлежит анализу и сопоставлению с результатами расчетов.

Автомат для сварки под флюсом АДС-1000-У3.

Выпрямитель сварочный ВКСМ-1000;

Сварочные материалы: проволока Св-08А и флюс ОСЦ-45;

Теплофизические свойства стали Ст3сп:

Коэффициент теплопроводности λ=0,31 Вт/(см °С);

Объемная теплоемкость cρ=6,4 Дж/(см³ °С);

Коэффициент температуропроводности a=λ/ cρ см²/с;

Коэффициент теплоотдачи α_т=33,5*10^-4, Вт/(см² °С);

Пластина, см:

Расстояния до термопары: 0,96 см 1,03 см

Таблица 1.

Параметры режимы сварки.

400	23	34	55,1	1,11	7360