2. Классификация сварочных источников тепла.

Мгновенно действующие источники тепла - абстрактные понятия, которые используются для обеспечения решений ДУ.

1. Мгновенный точечный источник тепла. В точку, которую принимают за начало координат мгновенно в момент времени t=0 вводится тепло Q. В последующие моменты времени температурное поле имеет вид.

T(x, y, z, t)=

Где R²=x²+y²+z² – расстояние от рассматриваемой точки до начала координат.

Уравнение является решением ДУ теплопроводности бесконечного тела.

2. Мгновенный линейный источник тепла есть комбинация равных мгновенных точечных источников тепла, действующих одновременно и расположенныхпо линии.

Температурное поле в бесконечной пластине имеет вид: где

r²=x²+y² –расстояние от рассматриваемой точки до оси OZ;

b= - температуроотдача, с^-1.

3. Мгновенный плоский источник тепла представляет собой комбинацию равных мгновенных точечных источников тепла, действующих одновременно и расположенных в одной плоскости.

Температурное поле в бесконечном стержне имеет вид:

T(x, t)= где

F – площадь сечения стержня, см²;

b= - температуроотдача, с^-1; р – периметр сечения.

4. Мгновенный объёмный источник тепла есть комбинация равных мгновенных точечных источников тепла, распределенных по какому-либо закону (например стержень с током).

5. Непрерывно действующий источник тепла есть совокупность мгновенно действующих источников тепла, распределенных во времени.

3. Основы металлургических процессов при сварке плавлением. Газовая фаза в зоне сварки

Физико-химические процессы (диссоциация газов, их растворение в жидком металле, химические реакции в газовой среде и при взаимодействии с металлом) оказывают большое влияние на процесс сварки и качество сварного соединения.

Диссоциация газов происходит при высоких температурах с поглощением тепла

2Н ↔ Н2 + 432,5 кДж/моль

2О ↔ О2 + 492 кДж/моль

2N ↔ N + 709 кДж/моль – молекула наиболее прочная

Константа равновесия процесса диссоциации при постоянном давлении Р например для водорода Н:

Кр = Р2Н /РН2

Для оценки диссоциации используют понятие степень диссоциации α – отношение диссоциировавших молекул к их первоначальному числу, которую определяют по уравнению Нернста:

LgKPH₂=22570/Т – 1,504*lgT – 0,767

Задаваясь Т при Р=const определяем Кр ,а затем и степень диссоциации α.

Важность диссоциации при сварке:

5. газы в атомарном состоянии более химически активны и мало взаимодействуют с расплавленным металлом капель и сварочной ванны;

6. диссоциация газов в области высоких температур дуги с поглощением тепла идет одновременно с обратным процессом вблизи сварочной ванны с выделением тепла. Т.е. существует перенос тепла.

Влияние азота на свойства стали

Атомарный азот растворяется в тех металлах, с которым он может образовывать химические соединения – нитриды. В сталях азот образует нитриды как с железом, так и с большинством примесей. С железом азот дает два нитрида:

4Fe + 1/2N2 = Fe4N – 11,25 кДж/моль;

2 Fe + 1/2N2 = Fe2N – 16,25 кДж/моль.

Нитриды железа образуют в области пониженных температур (700-550^оС), при более высоких температурах они диссоциируют.

Азот образует с легирующими элементами нитриды, гораздо более стойкие, чем нитриды железа, особенно нитриды кремния и титана.

Пути насыщения металла азотом:

1. диссоциированный азот непосредственно растворяется в жидком металле, а при понижении температуры образуются нитриды железа;

2. диссоциированный азот образует при высоких температурах стойкие нитриды, которые растворяясь в жидком металле насыщают его азотом;

3. диссоциированный азот образует при высоких температурах окись азота NO, которая растворяется в каплях. При температурах меньше 1000^оС NО выпадает из твердого раствора и диссоциирует, образуя нитриды железа и оксиды.

С увеличением содержания азота:

1. появляется склонность металла к старению;

2. появляется склонность металла к хладно и синеломкости;

3. увеличивается способность к закалке;

4. понижается магнитная проницаемость;

5. увеличивается электросопротивление.