ПРОГРАММА MATHCAD РАСЧЕТА СТАТИЧЕСКОГО СТАРЕНИЯ ПРИ СВАРКЕ

Постоянные: су := 1.14 :=0.09 QN:= 1.82-104 QC:=2.1-104 R:= 1.986 а:=^ Переменные: у:=1 qS :=■¥■ qS := 4000 ТО:=293

qS —

Линейный быстродвижущийся источник: T(qS у, t, ТО) := —? =-e4at +ТО

yjA су -1

qS_ су У

Критическая температура, выше которой старения нет: Тсг := 700 + 273

0.484 ■ qS

Максимальная температура: Tmax(qS, у, ТО):- 0.484 ■ + ТО

Расстояние до точки, где Тсг = Tmax: ycr(qS, ТО) :=

(Тсг - ТО) ■ 2 ■ су

у2

Время, когда достигается максимальная температура: tm(y) := 2—

1

■ 2 ■ а

Время, когда Tmax = Tcr: tmcr(qS, ТО) := ------------------------- 0-484 ■ qS

(Тсг - ТО) ■ 2 ■ су

Функция разности Т-Тсг: F(q5, у, t, TO):-1 , q^ ■ e4^ + TO I-Ter

у) 4 - я-X-ey-t

Отыскивание момента времени, t := tmcr(qS, ТО) когда Т становится меньше Тсг: tcr(qS, у, ТО) := root(F(qS, у, t, ТО), t)

Производная эквивалентного времени старения при сварке по времени:

Q ( 1 1

R ^ 473 T(q8, y, t, TO)

dt3t(qS, y,t, TO, Q):=T(q8^TO) - exp

Приращение эквивалентного времени старения при сварке:

t2

At3(qS, у, t1, t2, ТО, Q) := |dt3t(qS, у, t, ТО, Q)dt

Конец интегрирования через 2 часа после сварки: t2:=2 ■ 60 ■ 60

Момент времени, когда начинается старение при сварке:

t1(qS, у, ТО) := if(y < ycr(qS, ТО), tcr(qS, у, ТО), 1)

(Для волокон, где Тег не достигается интегрирование по времени, начинаем с первой секунды и до 2 часов. Там где Тег достигается, интегрирование начинаем с момента, когда температура станет ниже Тег)

Вычисление эквивалентного времени старения:

t3(qS, у, ТО, Q) := At3(qS, у, t1(qS, у, ТО), t2, ТО, Q)

Из рис. 5.7а видно, что при Qn/8 = 4000 кал/см2 и сварке при комнатной температуре, зона полного (t„ > 100c — жирная горизон­тальная линия) старения низкоуглеродистой стали имеет ширину порядка 2 • 6 = 12 см. Кривые для азотного (N) и углеродного (С) ста­рения при t3 = 100 с проходят достаточно близко друг к другу.

Если сварка происходит на морозе (T0 = -50°С), то ширина зоны полного старения металла сужается до 2 • 4 = 8 см, или в 1,5 раза. Предварительный подогрев металла до T0 = 100°C приводит к рас­ширению зоны полного старения до величины, превышающей 40 см.

ПРОГРАММА MATHCAD РАСЧЕТА СТАТИЧЕСКОГО СТАРЕНИЯ ПРИ СВАРКЕ

Рис. 5.7

Зависимость эквивалентного времени статического старения при сварке:

(а) от расстояния волокна до оси шва у; (б) от максимальной температуры нагрева этого волокна.

На рис. 5.7б построены кривые, вычисленные для сварки при комнатной температуре (T0 = 20°C), но при разной погонной энер­гии. Погонная энергия в 3000 кал/см характерна для ручной ду­говой сварки. Погонная энергия в 6000 кал/см используется при

8 = 24

ПРОГРАММА MATHCAD РАСЧЕТА СТАТИЧЕСКОГО СТАРЕНИЯ ПРИ СВАРКЕ

Рис. 5.8

Экспериментальная проверка методики расчета Да при статическом старении в условиях сварки

ПРОГРАММА MATHCAD РАСЧЕТА СТАТИЧЕСКОГО СТАРЕНИЯ ПРИ СВАРКЕ

Дсг,

кгс/ммҐ

50

2222222222221

автоматической сварке под флюсом. Сплошные линии вычисле­ны для углеродного старения (С), прерывистые — для азотного (N) старения. Эквивалентное время полного старения 100 с, как и на предыдущем рисунке, показано жирной горизонтальной пря­мой. Но здесь в отличие от рис. 5.6 расстояние от оси шва пере­считано на максимальную температуру при сварке. По этому гра­фику можно судить, какая изотерма максимальных температур ограничивает область полного статического старения низкоугле­родистой стали.

Из рис. 5.7 видно, что если сварка производится при комнат­ной температуре, то полоса полного старения лежит в интервале максимальных температур 100-200°С. При ручной сварке грани­ца этой полосы ближе к Tmax = 200°C, при автоматической сварке она сдвигается ближе к Tmax = 100°С.

При экспериментальной проверке расчетных формул, выпол­ненной Дейчем, необходимо было исключить влияние на старе­ние пластических деформаций, вызываемых сваркой. Поэтому в качестве исходной заготовки взяли пластину шириной 50 мм (см. рис. 5.8) с большими (400x300 мм) выводными планками. Пластину предварительно растянули на 2%. Далее автоматом при

Qn = 7000 кал/см выполнили наплавку валика. После этого из околошовной зоны вырезали круглые микрообразцы диаметром 1,2 мм для испытаний на растяжение (расположение мест вырез­ки образцов показано на правом рисунке вертикальными прямо­угольниками).

На графике в нижней части рис. 5.8 треугольниками показа­ны экспериментальные результаты по определению Аст на различ­ных расстояниях от центра шва. Расчетные значения получили путем определения эквивалентного времени старения, вычислен­ного по методике, описанной выше, и далее его пересчета на Аст по левой кривой рис. 5.6. Результаты расчета показаны сплошной кривой.

Из рис. 5.8 видно, что экспериментальные точки легли несколь­ко выше расчетной кривой. Это можно объяснить тем, что шири­на в 50 мм слишком велика, и в процессе сварки в исследуемой пластине имели место сварочные пластические деформации.

Оставить комментарий