Расчет тепловых процессов при ручной дуговой наплавке валика на поверхность массивного изделия из Перлитной стали

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 09 Декабря 2012 в 14:49, курсовая работа

Краткое описание

Цель курсовой работы – курсовая работа является дополнительнм этапом обучения студентов по дисциплинам, связанным с изучением процесса распределения тепла при электродуговой сварке сталей.
В данной курсовой работе необходимо построить кривые распределения максимальных температур.

Содержание

Введение 4
1. Построение кривых распределения температур поперек шва для различных моментов времени 5
1.1 Уравнение распределения процесса тепла 5
1.2 Кривая максимальных температур 5
1.3 Определение ширины зоны перегрева 11
2. Изотермы температурного поля 13
3. Термический цикл 20
3.1 Определение скорости охлаждения 23
Заключение 27
Список литературы 28

Вложенные файлы: 1 файл

курсовая работа .docx

— 222.28 Кб (Скачать файл)

Изотермы на поверхности  изделия строятся на координатной плокости  X-Y, в точке 0 находится источник, перемещающийся по оси X .

По данным значениям Tпл , T1, T2 следует определить время при r =0 по формуле:

 

И определяем точки изотермы на оси X

 

 


При  T =Tпл=15000C

 

 с

x = -0,2.4.30=-0,86  см

 

При  T =T1=11000C

 

 с

x = -0,2.4.30=-1,18  см

 

При  T =T2=8000C

 

 с

x = -0,2.4.30=-1,63  см

 

Tпл

T1

T2

15000C

11000C

8000C

t

     
 

-0,86

-1,18

-1,63


 

Промежуточные значения координат  следует оределять на графике  кривой распределения температур поперек  шва. Проведем  тем пературные линий  Tпл , T1, T2, найдем их пересечения с соответствующими кравыми. Проекции этих точек пересечения на ось абсцисс дадут значения координаты «Y».

Координаты оси  x будут равны   по рисунку найдем коордитаты вспомогательных точек и запишем их в таблицу.

Другой способ для нахождения дополнительных точек:

Из уравнения

 

 

 

 

 

→   

 

→   


Задаваем значения t и

y=r  и –r

x=-v.t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зависимость между времени t (с) и расстояние (см)

 

Таблица 3

 

 

 

 

При Т=15000C

 

t

y

y

X

 

0

0

0

0,02

0,185406

-0,1854

-0,004

0,05

0,26698

-0,267

-0,01

0,1

0,346952

-0,347

-0,02

0,2

0,443159

-0,4432

-0,04

0,3

0,505628

-0,5056

-0,06

0,4

0,551413

-0,5514

-0,08

0,5

0,586828

-0,5868

-0,1

0,6

0,615008

-0,615

-0,12

0,7

0,637765

-0,6378

-0,14

0,8

0,656252

-0,6563

-0,16

0,9

0,671252

-0,6713

-0,18

1

0,683321

-0,6833

-0,2

1,1

0,692872

-0,6929

-0,22

1,2

0,700215

-0,7002

-0,24

1,3

0,705594

-0,7056

-0,26

1,4

0,709196

-0,7092

-0,28

1,5

0,711174

-0,7112

-0,3

1,6

0,711648

-0,7116

-0,32

1,7

0,710715

-0,7107

-0,34

1,8

0,708452

-0,7085

-0,36

1,9

0,704922

-0,7049

-0,38

2

0,700172

-0,7002

-0,4

2,1

0,694238

-0,6942

-0,42

2,2

0,687144

-0,6871

-0,44

2,3

0,678905

-0,6789

-0,46

2,4

0,669527

-0,6695

-0,48

2,5

0,659004

-0,659

-0,5

2,6

0,647322

-0,6473

-0,52

2,7

0,634457

-0,6345

-0,54

2,8

0,62037

-0,6204

-0,56

2,9

0,605011

-0,605

-0,58

3

0,588316

-0,5883

-0,6

3,1

0,570197

-0,5702

-0,62

3,2

0,550547

-0,5505

-0,64

3,3

0,529225

-0,5292

-0,66

3,4

0,50605

-0,506

-0,68

3,5

0,480783

-0,4808

-0,7

3,6

0,453105

-0,4531

-0,72

3,7

0,422571

-0,4226

-0,74

3,8

0,388541

-0,3885

-0,76

3,9

0,350027

-0,35

-0,78

4

0,305375

-0,3054

-0,8

4,1

0,251373

-0,2514

-0,82

4,2

0,179841

-0,1798

-0,84

4,23

0,151458

-0,1515

-0,846

4,24

0,140676

-0,1407

-0,848

4,25

0,128968

-0,129

-0,85

4,26

0,116052

-0,1161

-0,852

4,27

0,101469

-0,1015

-0,854

4,28

0,084359

-0,0844

-0,856

4,29

0,062684

-0,0627

-0,858

4,3

0

0

-0,86


 

Продолжение таблицы 3


При  Т=11000C

 

 

t

y

y

X

 

0

0

0

0,02

0,190767

-0,19077

-0,004

0,05

0,27626

-0,27626

-0,01

0,1

0,36119

-0,36119

-0,02

0,2

0,465354

-0,46535

-0,04

0,3

0,534703

-0,5347

-0,06

0,4

0,586845

-0,58684

-0,08

0,5

0,628315

-0,62832

-0,1

0,6

0,662367

-0,66237

-0,12

0,7

0,690885

-0,69089

-0,14

0,8

0,715072

-0,71507

-0,16

0,9

0,735746

-0,73575

-0,18

1

0,753494

-0,75349

-0,2

1,1

0,768752

-0,76875

-0,22

1,2

0,781852

-0,78185

-0,24

1,3

0,793055

-0,79305

-0,26

1,4

0,802568

-0,80257

-0,28

1,5

0,81056

-0,81056

-0,3

1,6

0,817168

-0,81717

-0,32

1,7

0,822508

-0,82251

-0,34

1,8

0,826675

-0,82667

-0,36

1,9

0,82975

-0,82975

-0,38

2

0,831801

-0,8318

-0,4

2,1

0,832887

-0,83289

-0,42

2,2

0,833057

-0,83306

-0,44

2,3

0,832353

-0,83235

-0,46

2,4

0,830812

-0,83081

-0,48

2,5

0,828463

-0,82846

-0,5

2,6

0,825333

-0,82533

-0,52

2,7

0,821441

-0,82144

-0,54

2,8

0,816805

-0,81681

-0,56

2,9

0,811439

-0,81144

-0,58

3

0,805353

-0,80535

-0,6

3,1

0,798552

-0,79855

-0,62

3,2

0,791041

-0,79104

-0,64

3,3

0,782818

-0,78282

-0,66

3,4

0,773883

-0,77388

-0,68

3,5

0,764227

-0,76423

-0,7

3,6

0,753842

-0,75384

-0,72

3,7

0,742713

-0,74271

-0,74

3,8

0,730823

-0,73082

-0,76

3,9

0,718151

-0,71815

-0,78

4

0,704668

-0,70467

-0,8

4,1

0,690344

-0,69034

-0,82

4,2

0,675138

-0,67514

-0,84

4,3

0,659004

-0,659

-0,86

4,4

0,641885

-0,64189

-0,88

4,5

0,623714

-0,62371

-0,9

4,6

0,60441

-0,60441

-0,92

4,7

0,583873

-0,58387

-0,94

4,8

0,561982

-0,56198

-0,96

4,9

0,538583

-0,53858

-0,98

5

0,513486

-0,51349

-1

5,1

0,486439

-0,48644

-1,02

5,2

0,457111

-0,45711

-1,04

5,3

0,425045

-0,42505

-1,06

5,4

0,389579

-0,38958

-1,08

5,5

0,349697

-0,3497

-1,1

5,6

0,303681

-0,30368

-1,12

5,7

0,248164

-0,24816

-1,14

5,8

0,174318

-0,17432

-1,16

5,81

0,165034

-0,16503

-1,162

5,82

0,155178

-0,15518

-1,164

5,83

0,144634

-0,14463

-1,166

5,84

0,133237

-0,13324

-1,168

5,85

0,120747

-0,12075

-1,17

5,86

0,10678

-0,10678

-1,172

5,87

0,090657

-0,09066

-1,174

5,88

0,070922

-0,07092

-1,176

5,89

0,042846

-0,04285

-1,178

5,9

0

0

-1,18


 

Продолжение таблиы 3


При  Т=8000C

t

y

y

X

 

0

0

0

0,02

0,19615

-0,19615

-0,004

0,05

0,285528

-0,28553

-0,01

0,1

0,375329

-0,37533

-0,02

0,2

0,487218

-0,48722

-0,04

0,3

0,563159

-0,56316

-0,06

0,4

0,621322

-0,62132

-0,08

0,5

0,668467

-0,66847

-0,1

0,6

0,707963

-0,70796

-0,12

0,7

0,741766

-0,74177

-0,14

0,8

0,771126

-0,77113

-0,16

0,9

0,796896

-0,7969

-0,18

1

0,819688

-0,81969

-0,2

1,1

0,839957

-0,83996

-0,22

1,2

0,858053

-0,85805

-0,24

1,3

0,874249

-0,87425

-0,26

1,4

0,888766

-0,88877

-0,28

1,5

0,901782

-0,90178

-0,3

1,6

0,913444

-0,91344

-0,32

1,7

0,923877

-0,92388

-0,34

1,8

0,933185

-0,93319

-0,36

1,9

0,941457

-0,94146

-0,38

2

0,948769

-0,94877

-0,4

2,1

0,955188

-0,95519

-0,42

2,2

0,960771

-0,96077

-0,44

2,3

0,965569

-0,96557

-0,46

2,4

0,969625

-0,96963

-0,48

2,5

0,97298

-0,97298

-0,5

2,6

0,975667

-0,97567

-0,52

2,7

0,977717

-0,97772

-0,54

2,8

0,979158

-0,97916

-0,56

2,9

0,980013

-0,98001

-0,58

3

0,980305

-0,98031

-0,6

3,1

0,980053

-0,98005

-0,62

3,2

0,979274

-0,97927

-0,64

3,3

0,977983

-0,97798

-0,66

3,4

0,976194

-0,97619

-0,68

3,5

0,973918

-0,97392

-0,7

3,6

0,971166

-0,97117

-0,72

3,7

0,967948

-0,96795

-0,74

3,8

0,96427

-0,96427

-0,76

3,9

0,960139

-0,96014

-0,78

4

0,955562

-0,95556

-0,8

4,1

0,950541

-0,95054

-0,82

4,2

0,945082

-0,94508

-0,84

4,3

0,939184

-0,93918

-0,86

4,4

0,932851

-0,93285

-0,88

4,5

0,926082

-0,92608

-0,9

4,6

0,918876

-0,91888

-0,92

4,7

0,911232

-0,91123

-0,94

4,8

0,903146

-0,90315

-0,96

4,9

0,894614

-0,89461

-0,98

5

0,885632

-0,88563

-1

5,1

0,876192

-0,87619

-1,02

5,2

0,866287

-0,86629

-1,04

5,3

0,855909

-0,85591

-1,06

5,4

0,845046

-0,84505

-1,08

5,5

0,833686

-0,83369

-1,1

5,6

0,821815

-0,82181

-1,12

5,7

0,809417

-0,80942

-1,14

5,8

0,796474

-0,79647

-1,16

5,9

0,782965

-0,78296

-1,18

6

0,768866

-0,76887

-1,2

6,1

0,75415

-0,75415

-1,22

6,2

0,738786

-0,73879

-1,24

6,3

0,722739

-0,72274

-1,26

6,4

0,705967

-0,70597

-1,28

6,5

0,688425

-0,68842

-1,3

6,6

0,670056

-0,67006

-1,32

6,7

0,650797

-0,6508

-1,34

6,8

0,630571

-0,63057

-1,36

6,9

0,609289

-0,60929

-1,38

7

0,586841

-0,58684

-1,4

7,1

0,563094

-0,56309

-1,42

7,2

0,537881

-0,53788

-1,44

7,3

0,510993

-0,51099

-1,46

7,4

0,482154

-0,48215

-1,48

7,5

0,450997

-0,451

-1,5

7,6

0,417011

-0,41701

-1,52

7,7

0,379443

-0,37944

-1,54

7,8

0,337105

-0,3371

-1,56

7,9

0,28791

-0,28791

-1,58

8

0,227464

-0,22746

-1,6

8,01

0,22046

-0,22046

-1,602

8,16

0

0

-1,632


  1. Термический цикл

Построить термические циклы  точек с максимальными температурами  Tпл , T1, T2. Для термического цикла с Tm= Tпл графическими и аналитическими путями определить : -скорость охлаждения Wохл при температуре T3; -объяснить, как влияет скорость охлождения при сварке на свойства металла в зонах сварного соединения и каким образом можно реглировать её величину ; -длительность tн нагрева выше температуры T2.

Для построения будем использовать следующие формулы:

Из уравнения максимальных температур определяем координаты расстояния, на которое отстоит от оси шва точка, нагретая до максимальных температур.


 И для каждой точки найдем время максимального значения температуры по формуле:

 

 

Для Т= 15000С 

 

Для Т= 11000С 

 

Для Т= 8000С 

 

 

 

 

T

r

T

Tпл

1500

0,711

1,58

T1

1100

0,833

2,17

T2

800

0,98

3,00


 

Из уравнения :

 

 

Следовательно   


Составить таблицу значений зависимость между времени и  расстоянием

Таблица 4

 

r

t

0,71

0,83

0,98

0,00

20,00

20,00

20,00

0,10

20,01

20,00

20,00

0,30

129,18

35,50

20,96

0,50

559,29

187,18

51,58

0,70

970,75

431,87

145,24

0,90

1241,54

657,29

272,47

1,10

1395,55

827,76

398,68

1,30

1471,98

945,41

507,46

1,50

1499,92

1021,60

594,67

1,70

1498,21

1067,46

661,58

1,90

1478,64

1091,76

711,22

2,10

1448,57

1100,94

746,88

2,30

1412,60

1099,58

771,45

2,50

1373,62

1090,96

787,37

2,70

1333,47

1077,37

796,58

2,90

1293,28

1060,47

800,61

3,10

1253,78

1041,41

800,65

3,30

1215,39

1021,02

797,63

3,50

1178,36

999,90

792,29

3,70

1142,84

978,48

785,19

3,90

1108,86

957,05

776,77

4,10

1076,43

935,82

767,38

4,30

1045,52

914,96

757,29

4,50

1016,09

894,55

746,70

4,70

988,07

874,67

735,80

4,90

961,39

855,35

724,71

5,10

935,99

836,63

713,53

5,30

911,80

818,51

702,33

5,50

888,74

801,00

691,20

5,70

866,76

784,09

680,16

5,90

845,78

767,76

669,26

6,10

825,76

752,00

658,53

6,30

806,62

736,80

647,99

6,50

788,33

722,14

637,65

6,70

770,83

707,99

627,53

6,90

754,07

694,34

617,62

7,10

738,01

681,17

607,95

7,30

722,61

668,45

598,50

7,50

707,84

656,17

589,27

7,70

693,65

644,32

580,28

7,90

680,02

632,86

571,51

8,10

666,91

621,79

562,96

8,30

654,30

611,09

554,62

8,50

642,15

600,74

546,50

8,70

630,46

590,72

538,59

8,90

619,18

581,03

530,88

9,10

608,30

571,64

523,37

9,30

597,81

562,55

516,05

9,50

587,67

553,74

508,91

9,70

577,88

545,20

501,96

9,90

568,41

536,91

495,18

10,10

559,25

528,88

488,58

10,30

550,39

521,08

482,14

10,50

541,81

513,51

475,86

10,70

533,50

506,16

469,73

10,90

525,45

499,01

463,75

11,10

517,64

492,07

457,93

11,30

510,07

485,32

452,24

11,50

502,72

478,75

446,69

11,70

495,58

472,37

441,27

11,90

488,65

466,15

435,98

12,10

481,92

460,10

430,81

12,30

475,38

454,20

425,76

12,50

469,01

448,46

420,83

12,70

462,82

442,87

416,01

12,90

456,80

437,41

411,30

13,10

450,94

432,10

406,70

13,30

445,23

426,91

402,20

13,50

439,67

421,85

397,80

13,70

434,25

416,91

393,49

13,90

428,96

412,09

389,28

14,10

423,81

407,39

385,16

14,30

418,79

402,79

381,12

14,50

413,89

398,30

377,17

14,70

409,11

393,91

373,31

14,90

404,44

389,63

369,52

15,10

399,88

385,43

365,81

15,30

395,43

381,33

362,18

15,50

391,08

377,32

358,62

15,70

386,83

373,40

355,13

15,90

382,67

369,56

351,71

16,10

378,61

365,80

348,36

16,30

374,64

362,12

345,07

16,50

370,75

358,52

341,85

16,70

366,95

355,00

338,69

16,90

363,23

351,54

335,59

17,10

359,59

348,15

332,54

17,30

356,02

344,84

329,56

17,50

352,53

341,58

326,63

17,70

349,10

338,39

323,75

17,90

345,75

335,27

320,93

18,10

342,47

332,20

318,15

18,30

339,25

329,19

315,43

18,50

336,09

326,24

312,75

18,70

333,00

323,35

310,13

18,90

329,96

320,51

307,54

19,10

326,98

317,72

305,01

19,30

324,06

314,98

302,51

19,50

321,20

312,29

300,06

19,70

318,39

309,65

297,65

19,90

315,63

307,05

295,28

20,10

312,92

304,50

292,95

20,30

310,25

302,00

290,66

20,50

307,64

299,54

288,41

20,70

305,07

297,12

286,19

20,90

302,55

294,75

284,01

21,10

300,08

292,41

281,86

21,30

297,64

290,11

279,75

21,50

295,25

287,85

277,67

21,70

292,90

285,63

275,62

21,90

290,58

283,44

273,61

22,10

288,31

281,29

271,63

22,30

286,07

279,18

269,67

22,50

283,88

277,10

267,75

22,70

281,71

275,05

265,85

22,90

279,59

273,03

263,99

23,10

277,49

271,05

262,15

23,30

275,43

269,09

260,34

23,50

273,40

267,17

258,56

23,70

271,41

265,27

256,80

23,90

269,44

263,41

255,07

24,10

267,51

261,57

253,36

24,30

265,60

259,76

251,67

24,50

263,73

257,97

250,01

24,70

261,88

256,21

248,38

24,90

260,06

254,48

246,77

25,10

258,27

252,78

245,17

25,30

256,50

251,09

243,61

25,50

254,76

249,43

242,06

25,70

253,05

247,80

240,53

25,90

251,36

246,19

239,03

26,10

249,69

244,60

237,54

26,30

248,05

243,03

236,08

26,50

246,43

241,49

234,63

26,70

244,84

239,96

233,20

26,90

243,27

238,46

231,79

27,10

241,71

236,97

230,40

27,30

240,18

235,51

229,03

27,50

238,67

234,07

227,68

27,70

237,19

232,64

226,34

27,90

235,72

231,24

225,02

28,10

234,27

229,85

223,72

28,30

232,84

228,48

222,43

28,50

231,43

227,13

221,16

28,70

230,04

225,79

219,90

28,90

228,66

224,48

218,66

29,10

227,31

223,18

217,44

29,30

225,97

221,89

216,23

29,50

224,65

220,62

215,04

29,70

223,34

219,37

213,85

29,90

222,05

218,13

212,69

30,10

220,78

216,91

211,54

30,30

219,52

215,71

210,40

30,50

218,28

214,51

209,27

30,70

217,06

213,34

208,16

30,90

215,85

212,17

207,06

31,10

214,65

211,02

205,97

31,30

213,47

209,89

204,90

31,50

212,31

208,76

203,84

31,70

211,15

207,65

202,79

31,90

210,01

206,56

201,75

32,10

208,89

205,47

200,72

32,30

207,78

204,40

199,71

32,50

206,68

203,34

198,70

32,70

205,59

202,30

197,71

32,90

204,52

201,26

196,73

33,10

203,45

200,24

195,76

33,30

202,40

199,23

194,80

33,50

201,37

198,22

193,85

33,70

200,34

197,23

192,91

33,90

199,33

196,26

191,98

34,10

198,32

195,29

191,06

34,30

197,33

194,33

190,15

34,50

196,35

193,38

189,25

34,70

195,38

192,45

188,35

34,90

194,42

191,52

187,47

35,10

193,47

190,60

186,60

35,30

192,53

189,70

185,74

35,50

191,60

188,80

184,88

35,70

190,69

187,91

184,04

35,90

189,78

187,03

183,20

36,10

188,88

186,16

182,37

36,30

187,99

185,30

181,55

36,50

187,11

184,45

180,74

36,70

186,24

183,60

179,93

36,90

185,37

182,77

179,13

37,10

184,52

181,94

178,35

37,30

183,68

181,13

177,57

37,50

182,84

180,32

176,79

37,70

182,01

179,51

176,03

37,90

181,19

178,72

175,27

38,10

180,38

177,93

174,52

38,30

179,58

177,16

173,77

38,50

178,78

176,39

173,04

38,70

178,00

175,62

172,31

38,90

177,22

174,87

171,59

39,10

176,45

174,12

170,87

39,30

175,68

173,38

170,16

39,50

174,92

172,64

169,46

39,70

174,17

171,92

168,76

39,90

173,43

171,20

168,07

40,10

172,70

170,48

167,39


 

3.1 Определение скорости охлаждения


Для графического определения скорости Wохл на графике термическихциклов проведем линию температуры T3. В точке пересечения этой линии с графиком Tпл  проводим касательную, отложив влево и в право равные отрезки времени, от концов этих отрезков проводим перпендикуляры до пересечения с кривой, затем вычисляем скорость охлождения:

  0C/с

Для аналитического определения  мгновенной скорости  охлаждения используем формулу:

 

0C/с

Сравним данные полученные по графику и аналитически:

< 10% , допустимо

 

Определим время нагрева  tн выше линии Т2 на графике. Опустим на ось времени перпендикуляры из точек пересечения термического цикла с Т2 получим значения

Для аналитического определения  времени нагрева  выше линии Т2 воспользуемся формулой, которая для наплавки валика на массивные изделия имеет вид:

 


Где зависит от θ  и

 

=0,527

 

По таблице 11 ст.62 [1]

 

 

Следовательно

 

Сравним данные полученные по графику и аналитическим путем:

< 10% , допустимо

Заключение

 

           В данной работе  рассмотрены  вопросы регулировки термических циклов сварки путем применения расчетных методов. Освоена методика изучения  кинетики  изменеий структуры и свойств сталей при сварке.

Работа позволяет  оценить   работоспособность  сварных соединений по результатам изучения структуры и свойств сталей во всех зонах сварных соединений.

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

  1. В. Н. Матханов, М. В. Гречнева Тепловые режимы электродуговой сварки  сталей: Учеб. Пособие.- Иркутск: ИПИ, 1992.-92 с.
  2. Теория сварочных процессов: Учебник для вузов ; Под ред.  В.М. Неровного.  – М.: Из-во МГТУ  им. Н. Э. Баумана, 2007.- 752 с.:ил.
  3. Программы для построения графиков: Microsoft office Excel  2007

 

 

 

   

 

 

 


 

 

 


Информация о работе Расчет тепловых процессов при ручной дуговой наплавке валика на поверхность массивного изделия из Перлитной стали