КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ТЕМПЕРАТУР ПРИ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ СВАРКЕ ПЛАСТИН НА ОСНОВЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-АНАЛИТИЧЕСКОГО МЕТОДА

Нуяндин Владимир Дмитриевич

канд. техн. наук, доцент СамГТУ, г. Самара

E-mail: AleksaKonovalova13@yandex.ru

Коновалова Александра Альбертовна

студентка СамГТУ, г. Самара

E-mail: AleksaKonovalova13@yandex.ru

QUANTITATIVE ESTIMATION OF THE TEMPERATURE IN ELECTROSLAG WELDING OF PLATES ON THE BASIS OF EXPERIMENTAL-ANALYTICAL METHOD

Vladimir Nuyandin

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of SSTU, Samara

Aleksandra Konovalova

A student of SSTU, Samara

АННОТАЦИЯ

Предложен комбинированный (экспериментально-аналитический) метод количественной оценки температур при сварке пластин с регулированием термических циклов. Построенные по предлагаемой методике аналитические термические циклы позволяют количественно выявлять особенности теплофизических процессов протекающих в зонах термического влияния свариваемых пластин.

ABSTRACT

Suggested combined (experimental-analytical) method of quantitative of temperature in the welding of plates with the regulation of thermal cycles. Built according to the proposed method of analytical thermal cycles allow us to quantitatively identify the features of the thermal processes occurring in the zones of thermal influence of welded plates.

Ключевые слова: количественная оценка температур; электрошлаковая сварка; экспериментально-аналитический метод.

Keywords: quantitative estimation of the temperature; electroslag welding; experimental-analytical method.

Комбинированный (экспериментально-аналитический) метод количественной оценки температур в пластинах позволяет использовать экспериментально полученные термические циклы для количественного выявления особенностей теплофизических процессов в свариваемых изделиях [1, с. 15].

Допустим, что для некоторого процесса сварки пластин в точке с координатой  (отсчёт ведется от оси шва) методами термометрирования получен термический цикл , где время (см. рис. 1). Указанная информация в расчетно-экспериментальном плане может быть использована следующим образом. Для этого предварительно вернемся к интегральному уравнению задачи в расчетной форме (1) [2, с. 84]. Оно содержит линейным образом два параметра Q и D, которые при чисто аналитическом решении задачи вводятся в уравнение как исходные величины, которые получены заранее путем расчетов или вспомогательных экспериментов. Обозначим эти параметры через и . Тогда после завершения итерационного решения задачи интегральное уравнение (1) для n-ой итерации кратко запишется в виде:

                                     (1)

 где  совпадает с двойным интегралом в (1), а  — с выражением, заключенным в угловые скобки в (1).

Теперь уточним значения и  на основе экспериментального термического цикла. Для этого поставим в (2) значение , а затем для двух значений аргумента X (и соответственно ) составим систему двух линейных уравнений относительно новых значений параметров  и . Одно из значений X соответствует по времени значению  и максимальной температуре термического цикла,  ,а второе — значению времени на восходящей или ниспадающей ветви термического цикла (т. е.  или ), исходя из соображений наилучшего приближения экспериментальной кривой.

С учетом сказанного имеем:

                                                                  (2)

Отсюда по формулам Крамера имеем: главный определитель системы:

                                        (3)

                                                              =

вспомогательные определители:

                                                            =

                                          =

Окончательно имеем:

В последних уравнениях обозначено:

, где размерная координата точки поиска экспериментальной температуры; для простоты расчетов за начало координат по оси времени  выберем момент , т. е.  Тогда:

После указанных вычислений значения параметров ,  представляются вместо параметров  и .

Полученные таким образом расчетное интегральное уравнение в форме (1) является окончательным (искомым) решением тепловой задачи и может быть использовано для расчета и анализа оптимальных условий электрошлаковой сварки пластин.

Рисунок 1. Схематическое изображение термического цикла для процесса ЭШС с сопутствующим принудительным охлаждением.

Предложен комбинированный (экспериментально-аналитический) метод количественной оценки температур при сварке пластин с регулированием термических циклов. Построенные по предлагаемой методике аналитические термические циклы позволяют количественно выявлять особенности теплофизических процессов протекающих в зонах термического влияния свариваемых пластин.

Список литературы:

1.Хакимов А.Н. Электрошлаковая сварка с регулированием термических циклов. М.: Машиностроение, 1984. — 208 с.

2.Хромченко Ф.А., Корольков П.М. Технология и оборудование для термической обработки сварных соединений. М.: Энергоатомиздат, 1987. — 200 с.