Напряжения и деформации в сварных конструкциях из титановых сплавов. Тепловые процессы при сварке плавлением, страница 2

Поскольку при сварке данного металла l и Т_пл – постоянные величины, приближенную оценку длины сварочной ванны можно выполнить с использованием упрощенной зависимости /7, 20/

где k – коэффициент пропорциональности, зависящий от способа сварки и мощности источника теплоты (табл. 3.1) /7/.

Таблица 3.1

Значения коэффициента  пропорциональности для вычисления длины

сварочной ванны

Способ сварки	Iсв, А	k, мм/кВт
Штучными электродами	100…300	3,2…5,5
Под флюсом	150…370 550…3000	3,5…4,8 2,4…3,2
В среде аргона  плавящимся электродом	200…300	3,8…4,8
В среде аргона неплавящимся электродом	500	2,85

Ширина ванны (зоны проплавления) приближенно определяется из уравнения /19/

.

Отношение длины ванны к ее ширине (коэффициент формы ванны) вычисляется из уравнения /19/

где  – постоянный коэффициент для данного металла.

Глубина проплавления  приближенно определяется  выражением

Расчеты термических циклов для участков, находящихся вблизи источника, например, нагревающихся до Т = T_пл, не совпадают с экспериментальными данными, особенно для металлов с относительно большой скрытой теплотой плавления (алюминий и др.). Расчеты уточняют путем введения поправочных коэффициентов, которые определяют при сопоставлении расчетной длины сварочной ванны Lи ее ширины В с экспериментально найденными L' и B':

где mи n – поправочные коэффициенты. Их численные значения зависят от величины погонной энергии q. Для алюминия m = (0,0023q/v) + 0,6; n = (0,00205 q/v) + 0,8 /19/.

Предложен ряд зависимостей, позволяющих определить параметры луча для получения заданной глубины проплавления при ЭЛС. Одно из таких эмпирических соотношений приближенно связывает глубину проплавления с мощностью луча и теплофизическими свойствами свариваемого металла /15/;

, где Р_св – эффективная мощность луча, кВт. Более достоверными являются значения h, полученные из зависимости, которая учитывает также диаметр фокального пятна /27/:

где d_F– диаметр фокального пятна, см; Н_пл – энтальпия плавления металла, Дж×моль^-1.

К числу важных характеристик сварочного процесса относятся объем сварочной ванны и время пребывания металла в расплавленном состоянии. В случае быстродвижущегося источника теплоты В.И. Дятлов получил следующее уравнение для объема сварочной ванны /6/:

где V_В – объем ванны, см³.

Для этого источника найдено расчетное выражение для определения средней длительности пребывания металла в сварочной ванне в жидком состоянии:

где H_v– удельная энтальпия единицы объема расплавленного металла, включая скрытую теплоту плавления; Н_т – удельная энтальпия единицы массы расплавленного металла; h_и зависит от характеристик источника теплоты. Для дуговой сварки h_и = 0,25…0,40; для газовой сварки h_и = 0,02…0,08 /19/.

Время пребывания металла в сварочной ванне в жидком состоянии можно определить также из зависимости

Плавление электрода происходит главным образом за счет тепловой энергии дуги. Количество теплоты, вводимой в электродную проволоку дугой за единицу времени, определяется из выражения

q_э = I_свU_дh_э.