3. Необходимые материалы, оборудование, приборы

Толстый лист (> 25 мм) из низкоуглеродистой стали.

Сварочная проволока Св-08 диаметром 3 или 4 мм.

Сварочный флюс ОСЦ-45 или АНВ-348А.

Сварочный автомат АДС-1000.

Источник питания ТСД-1000.

Амперметр и вольтметр. Секундомер. Штангенциркуль.

4. Порядок выполнения работы

Получить задание, установить на сварочном автомате указанные режимы сварки (I_св, U_д, V_св, d_э) и произвести наплавку пяти валиков. После наплавки каждого валика пластину охлаждать в воде до комнатной температуры.

Наплавка 3 валиков производится при V_св =const и различных значениях I_св . Ещё 3 валика должны быть наплавлены при I_св =const и различных V_св . В процессе наплавки по амперметру и вольтметру на пульте управления автомата определять средние значения сварочного тока и напряжения на дуге. Скорость сварки находится по отношению длины шва к времени сварки, которое определяется по секундомеру.

После охлаждения пластин штангенциркулем определяется длина сварочной ванны L и ширина шва В для каждого шва.

По поперечным шлифам образцов, сваренных на тех же режимах, определяется глубина проплавления Н и ширина В (штангенциркулем), а также площадь проплавления F_пр ( с помощью кальки и миллиметровки).

Записать полученные результаты в таблицу и построить графики L, B, H и F_пр в зависимости от I_св и V_св .

Найти коэффициенты , _пр _пр и построить графики их зависимости от I_св и V_св .

Рассчитать на ЭВМ соответствующие величины и построить графики. Сопоставить теоретические и экспериментальные зависимости, дать объяснение их расхождению.

5. Расчет параметров зоны проплавления

5.1. Расчет длины сварочной ванны

Длина Lлюбой изотермыТопределяется разностью абсцисс точек:

L = X₁ - X₂ ,

где X₁-абсцисса точки с температуройТ, лежащей на осиXвпереди источника,

Х₂-абсцисса точки с температурой Т, лежащей на оси Х позади источника.

Расчет абсцисс точек производится по схеме ДТ-ПТ в безразмерных величинах по уравнению (5):

,

где ,,,,

,.

Для точек на оси Х(Y=0,Z=0),.

Для Х<0 :, тогда,и.

Для Х>0 :, тогда, решение этого уравнения производится методом итерации одним из двух путей (в зависимости от величины₃):

При ₃>e^-2 ,, тогда.

При ₃e^-2P₀=₃,, тогда.

Точность расчета C= 0,000001.

Расчет можно произвести в программе Excel.

Пример расчета длины изотермы в программе Excel

Исходные данные:

, Вт/см К	0,37
а, см2/c	0,074
qи, Вт	4000
V, см/с	0,075
T, оС	1510

Находим значения В₃, D, ₃

В3	0,506757
D	871,9226
3	1,731805

Вычисляем значения Х₂,

Х2

-1,13947

Вычисляем значения Х₁, L =Х₁-Х₂

М или Р	М	Проверка условия 3 > e-2  М или 3  e-2  Р
М0 или Р0	0,577432	Вычисление значений илиP0=3
Mn или Рn	0,310386	или
X1	0,612496	или
L	1,751962	L =Х1-Х2

5.2. Расчет ширины шва В и термического КПД при Н/В=0,5

Расчет производится по уравнениям максимальных температур (в безразмерных координатах) для движущегося точечного источника на поверхности полубесконечного тела:

где ;;.

Система уравнений решается методом итерации. Метод итерации заключается в последовательном вычислении значений.

Обозначим:

; ; D=A₃ B₃; ; Т_м=Т_пл , .

Расчет ведется до тех пор, пока не будет выполнено условие (Р_n-P_n-1)²C ,

где С=0,000001 - принятая погрешность расчета.

Определив Р_n, рассчитаем,

тогда при Z=0, ширина шваВ=2Y_м.

Термический КПД определяется по соотношению .

Пример расчета ширины В изотермы и термического КПД

в программе Excel

Исходные данные:

, Вт/см К	0,37
а, см2/c	0,074
qи, Вт	4000
V, см/с	0,075
T, оС	1510

Находим значения А₃, В₃, D

А3	1720,594
В3	0,506757
D	871,9226	D=A3 B3;

Находим значения Р₀, Р_n , ₁

P0	0,577432
Рn	0,427911
1	0,408244

Находим значение Y_м, вычисляем ширину шва В

Yм	0,805602
В, см	1,611205	В=2 Yм

Находим термический КПД по соотношению

0,144314