4.3. Побудова ізотерм у площині xoy

Одержати ізотерми можна розрахунковим способом. Для цього, користуючись відповідними формулами, необхідно на площині ХОУ знайти координати Х і У точок, що мають однакову температуру (температуру ізотерми).

Значно простіше ізотерми одержують графічною перебудовою кривих розподілу температур вздовж осі Х. При цьому необхідно, щоб для кожної ізотерми кількість точок була не меншою за 8-10. Якщо ж їх одержується менше, то треба доповнити розрахункові дані з розподілу температур вздовж осі Х додатковими за інших значень У.

Криві ізотерми для двох режимів зварювання зображені на рис.3 і рис.4.

Аналізуючи ці криві, можна відзначити, що ізотерми для першого режиму є менш витягнуть ніж ізотерми для другого режиму, через те що теплота, яка виділяється у першому режимі менше розповсюджується від джерела нагрівання, ніж при другому режимі.

Пропорційне збільшення потужності зварювальних дуг та швидкості зварювання змінює температурне поле так, що ізотерми в напрямку переміщення джерела видовжуються, а ширина їх збільшується менш помітно.

При великих швидкостях зварювання ізотерми більше наближаються прямих, паралельних до осі ОХ. Це приводить до того, що теплота в основному розповсюджується в напрямку перпендикулярному до осі шва.

4.4. Побудова термічних циклів

Термічний цикл заданої точки, тобто зміну її температуру в часі, розраховують відносно просто у випадку потужних джерел, що швидко рухаються.

Для рухомих джерел у розрахункових формулах час відсутній, тому у цьому випадку його задають через координату Х.

t=x/v

У цій курсовій роботі необхідно одержати термічний цикл точок тіла, що нагрівались до максимальної температури 1600 – 1650^оС. З цією метою спочатку потрібно знайти координату У, що нагрівалась до цієї температури.

Криві залежності температури від часу зображені на рис.5 та рис.6.

Аналізуючи ці графіки, робимо висновок, що температура плавлення на першому режимі дотягнеться швидше ніж у другому. А щодо охолодження, то спад температури відбувається швидше при зварюванні на першому режимі. Тому можна сказати, що швидкість охолодження буде більша при першому режимі зварювання, що пов’язано із погонною енергією, Чим більша погонна енергія, тим менша швидкість охолодження. Це нам і показують дані графіки, оскільки погонна енергія при першому режимі становить Q:= 4.08 10⁵ Вт с/м, а при другому - Q:= 8.843 10⁵ Вт с/м.

4.5. Визначення лінійних розмірів зтв

Для визначення лінійних розмірів ЗТВ потрібно знати розподіл максимальних температур на площині ХОУ. Знайти їх математично аналітичним способом досить важко. Це завдання значно спрощується за наявності необхідної кількості ізохрони у напрямку осі Х. у цьому випадку криву розподілу максимальних температур на площині ХОУ можна одержати шляхом графічного перенесення максимальних значень температур ізохрони на площину ХОУ. Отже, необхідно одержати криву в інтервалі температур А_С1-Т_пл.

Для визначення лінійних розмірів ЗТВ для першого режиму користуємося рис. 1. ЗТВ знаходиться в інтервалі температур від 730^оС до температур близьких до плавлення, а саме 1400^оС. На графіку ця зона обмежена кривими у₃=0.0037 і у₇=0.0049. Переносимо ці значення на площину ХОУ і визначаємо дійсні значення у₃=3.7 мм та у₇=4.9 мм.

Величина зони термічного впливу визначається: у₇ - у₃=4.9–3.7=1.2 мм.

Отже , для першого режиму зварювання величина ЗТВ складає 1.2 мм.

Аналогічно знаходимо лінійні розміри ЗТВ для другого режиму зварювання, за допомогою рис.2. В інтервалі температур 730^оС - 1400^оС ця зона обмежена кривими у₄=0.0055 і у₈=0.0073, тобто у₄=5.5 мм і у₈=7.3 мм.

Отже, величина ЗТВ для другого режиму складає: у₈ – у₄=7.3–5.5=1.8 мм.

Аналізуючи отримані результати можна зробити висновок, що розмір ЗТВ при першому режимі зварювання менший, ніж розмір ЗТВ при другому режимі зварювання.

Для визначення кінцевої структури точки, котра нагрівалась до 1650 К, а також – структури в різних ділянках ЗТВ, що нагрівалась в інтервалі температур А_С1-Т_пл, необхідно використати розрахований термічний цикл точки і зіставити його з діаграмою анізотермічного розпаду аустеніту заданої сталі. Можна також скористатися структурною діаграмою, котра пов’язує кінцеву структуру зі швидкістю охолодження. Визначити миттєву швидкість охолодження за певної температури можна шляхом графічного диференціювання відповідної ділянки термічного циклу.