Вступ

Загальні положення.

Ця курсова робота є заключним етапом вивчення дисципліни Теорія зварювальних процесів і виконується студентами, що навчаються за бакалаврською програмою Зварювання. Вона передбачає застосування знань теоретичних основ курсу для практичноj аналізу конкретних умов зварювання чи наплавлення з метою оптимізації їхніх режимів.

У зв’язку з тим, що всі методи і види дугового зварювання чи наплавлення й інші термічні та термомеханічні процеси пов’язані з місцевим нагріванням та подальшим охолодженням деталей, технологічна міцність та експлуатаційні властивості зварних з’єднань і наплавлених шарів вирішальною мірою визначаються тепловими процесами, що відбуваються при цьому.

1.Мета роботи

1.1. Освоїти методику розрахунку та побудови температурних полів, які виникають під час електродугового зварювання та наплавлення деталей.

1.2. Дослідити вплив режиму зварювання, зокрема його погонної енергії, на характер ізохрони, ізотерм, термічних циклів та швидкість охолодження металу зварного з’єднання.

1.3. Проаналізувати вплив параметрів температурного поля на розміри та мікроструктуру зоно термічного впливу (ЗТВ) під час зварювання чи наплавлення деталей із конкретної марки сталі.

1.4. Дослідити вплив хімічного складу сталі та параметрів режиму зварювального процесу на схильність зварних з’єднань чи наплавлених деталей до утворення гарячих і холодних тріщин.

2.Короткі теоретичні відомості

Процеси поширення теплоти під час зварювання та наплавлення реальних виробів досить складні, а їхні розрахунки надзвичайно трудомісткі. Тому для розрахунку температурних полів, як правило, застосовують спрощені методи з використанням ідеалізованих теоретичних схем. Схематизації підлягають як зварні чи наплавлені тіла, так і джерела нагрівання.

Всю різноманітність тіл, які зварюються чи наплавляються, переважно зводять до таких основних схем: нескінченні та пів нескінченні тіла, плаский шар, нескінченні та пів нескінченні тонкі пластини, нескінченні та пів нескінченні стрижні.

Джерела нагрівання схематизують так: за характером розподілення в об’ємі – зосереджені ( точкові, лінійні, плоскі ) та розподілені за певним законом введення теплоти у тіло; за часом дії - миттєві та безперервно діючі; за характером руху відносно заданої точки – нерухомі, рухомі і такі, що швидко рухаються.

Розрахункова схема передбачає одночасний вибір і джерела нагрівання, і тіла, яке воно нагріває. Правильний її вибір максимально наближує розрахунок до реальних умов. У курсовій роботі використовують такі основні розрахункові схеми: рухому точкове джерело, що діє на поверхні пів нескінченного тіла ( РТД ); рухоме джерело у нескінченній пластині ( РЛД ); потужне точкове джерело, що швидка рухається на поверхні пів нескінченного тіла ( ПТШД ); потужне лінійне джерело, що швидко рухається в пластині (ПЛШД ).

Для кожної з наведених схем розрахунку температурних полів існують певні формули, одержані шляхом розв’язання диференційного рівняння теплопровідності, яке у загальному випадку об’ємного поля за відсутності теплообміну з навколишнім середовищем має такий вигляд:

∂T/∂t = a (∂²T/∂x² + ∂²T/∂y² + ∂²T/∂z² ) (1)

Це рівняння пов’язує швидкість зміни температури з характером її розподілення в тілі.

Температурні поля зручно досліджувати графічним способом за допомогою ізотерм, ізохрони, термічних циклів.

3. Основні завдання курсової роботи

3.1. Розрахувати та побудувати розподіли температур у напрямку осі шва чи наплавленого валика для різних віддалей від неї.

3.2. Побудувати ізотерми 500, 800, 1100, 1600 К у площині переміщення зварювального джерела.

3.3. Розрахувати термічний цикл точок тіла, що нагрівались до температур, близьких до плавлення сталі ( 1600 – 1650 К).

3.4. Визначити лінійні розміри ЗТВ та проаналізувати структурні перетворення в ній.

3.5. Визначити кінцеву мікроструктуру в ділянці, що нагрівалась до температур 1600 – 1650 К.

3.6. Оцінити стійкість з’єднання до утворення гарячих та холодних тріщин за заданих режимів зварювання та запропонувати шляхи її підвищення.

Таблиця 1. Завдання до курсової роботи

Марка	Тіло	Спосіб зварювання	Режим зварювання
			Iзв, А	Uзв, В	Vзв, м/с
Сталь 23Г	Масивна деталь	Автоматичне зварювання під шаром флюсом	200	24	36
			340	34	40