Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Оборудование и технология сварочного производства» исследование и расчет нагрева электрода при дуговой сварке

Методические указания к лабораторной работе 3

по курсам «Физико-математические основы сварочных процессов»,

«Теория сварочных процессов»

для студентов специальностей 120500, 120900, 171300

всех форм обучения

Нижний Новгород

2006

Составитель Б.П. Конищев, и.н. Кормушкина

УДК 621.791

Исследование и расчет нагрева электрода при дуговой сварке: Метод. указания к лаб. работе 3 по курсам «Физико-математические основы сварочных процессов», «Теория сварочных процессов» для студентов специальностей 120500, 120900, 171300 всех форм обучения / НГТУ; Сост.: Б.П. Конищев, И.Н. Кормушкина. Н. Новгород, 2006.-20 с.

Приводится методика экспериментального исследования и теоретического расчета нагрева электрода при дуговой сварке.

Редактор Э.Б. Абросимова

Подписано в печать

Формат 60х84 1/16. Бумага газетная. Печать офсетная. Усл. печ.л.

Уч.-изд.л. Тираж экз. Заказ .

Нижегородский государственный технический университет.

Типография НГТУ. 603600, Н.Новгород, ул. Минина, 24.

©Нижегородский государственный

технический университет, 2006

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ – освоение методик экспериментального и расчетного определения нагрева электрода при дуговой сварке. Исследование зависимости нагрева электрода и коэффициента неравномерности его плавления от плотности сварочного тока.

2. Теоретическая часть

2.1. Нагрев электрода при дуговой сварке

Электрод при дуговой сварке нагревается двумя источниками теплоты: проходящим по стержню током и сварочной дугой. При прохождении сварочного тока в соответствии с законом Джоуля-Ленца во всем объеме металлического стержня равномерно выделяется теплота. Поэтому первый источник можно рассматривать как равномерно-распределенный по стержню объемный источник теплоты. Температура нагрева электрода током не зависит от расположения (координаты) точки в стержне, а определяется плотностью тока, временем его протекания, удельным сопротивлением стержня, его сечением и длиной.

Сварочная дуга нагревает электрод неравномерно, так как вводит теплоту через торец электрода. Чем дальше располагается точка от торца электрода, тем меньше температура нагрева дугой. На расстоянии более 1 см от торца электрода нагрев дугой практически отсутствует. Поэтому второй источник можно рассматривать как подвижный плоский источник теплоты в полубесконечном стержне.

Возможны и другие, дополнительные источники теплоты, например контактное сопротивление между электродом и электрододержателем. Однако при исправном оборудовании и нормальной технологии роль этих источников незначительна.

На рис. 1, апоказано распределение температуры по длине электродаХв начальный момент времениt₁и более поздний момент времениt₂после расплавления части электрода.

l₁,l₂– длина от торца электрода до электрододержателя в моменты времениt₁иt₂.

Т_Т1и Т_Т2– температура нагрева электрода током за времяt₁иt₂. При этом Т_Тf(х), Т_Т=f(t).

Т_- суммарная температура нагрева электрода током и дугой в точкеАприt₁и в точкеВприt₂: Т_= Т_Т + Т_Д.

Т_Д – температура нагрева электрода дугой; Т_Д=f(х).

При t₁в точкеА Т_Д= Т_ - Т_Т1, а на торце электрода Т_Д= Т_К- Т_Т1.

При t₂в точкеВ Т_Д= Т_ - Т_Т2, а на торце электрода Т_Д= Т_К- Т_Т2.

Т_К– температура на конце (торце) электрода, принимаемая обычно равной температуре капель (для стали Т_К= 2300 – 2500С).

При х х₀- Т_ДТ_Т. Обычнох₀1 см.

На рис. 1 б представлены термические циклы точекЕиFпри равных плотностях токаj₁иj₂.

t_Е1иt_Е2– время нагрева точкиF, расположенной на расстоянии Х_Fот торца электрода (рис. 1, а) при плотности токаj₁иj₂.

t, с

Рис. 1 Зависимость температуры нагрева электрода током и дугой

о

X, см

т координатыХ (а) и времени t (б)