2. Температурное поле от движущегося линейного источника тепла в бесконечной пластине.

О₀- центр неподвижной системы координат, точка, в которой начинается сварка;

О – центр подвижной системы координат, точка, в которой в данный момент времени находится источник;

r²=x²+y²,

t_н – время нагрева, Р_и – мощность линейного источника тепла, равномерно распределенная по толщине пластины, а V=const.

Поверхность пластины имеет теплообмен с коэффициентом теплоотдачи .

Температурное поле dT(x, y, z) от действия элементарного мгновенного источника тепла Q=P_иdt с учетом теплоотдачи:

dT= где

(x+Vt)²+y²= x²+2xVt+V²t²+ y²+=r²+ 2xVt+V²t²

b= - температуроотдача, с^-1.

Суммируем температурные приращения от действия всех мгновенных источников тепла:

T(x, y, t) =

Вынося постоянные величины, получим уравнение нестационарного температурного поля от движущегося линейного источника в бесконечной пластине

T(x, y, t) =

Уравнение квазистационарного (предельного) температурного поля движущегося линейного источника в бесконечной пластине

можно получить, устремив .

T(x, y, t) = ,

где К₀(U), U= - функция Бесселя 1-го рода нулевого порядка.

Особенности распределения температуры качественно такие же, как для полубесконечного тела. Отличие в форме поверхности раздела областей нагрева и охлаждения: она получается при движении лишь максимальных температур вдоль оси OZ.

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:

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

10. 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 окиси углерода на свойства стали

Окись углерода будучи нерастворимой в жидком металле, прямой опасности не представляет. Наоборот, она способна создать защитную атмосферу у поверхности сварочной ванны. При взаимодействии углерода с оксидами образующаяся окись углерода приводит к «кипению» металла;

FeO + C ↔ CO↑ + Fe,

способствуещему удалению всех посторонних включений. Если в металле шва нет нужных раскислителей (Si, Mn и т.д.), способных подавить «кипение», то может снизиться содержание углерода и образоваться поры.