Температурное поле от мощных быстро движущихся источников теплоты
В сварочном производстве широко применяется автоматическая и полуавтоматическая сварка при относительно большой тепловой мощности и скорости. По мере пропорционального увеличения мощности и скорости источника размеры зон, нагретых до определенной температуры, увеличиваются, причем ширина зон увеличивается до некоторой предельной величины, а их длина - пропорционально скорости Сем. рис.3.3).
I. Рассмотрим температурное иоле в полубеоконечном теле от быстродвижущегося точечного источника теплоты.- Как и в случае пластины і toзада источника градиент, температура в поперечном направлении значительно больше гоадиента в продоль - ногл направлении:, поэтому теплота будет распространяться преимущественно в поперечном направлении
( q, y = ^4» ) и продольным тепловым потоком можно
Выделим двумя поперечными плоскостями слои толщиной dx (''нс,.. . . Точечный источник выделяет на участке dlx в те чение времен:: d. x/irt количество теплоты Q.= q, d, x/vc, которая ■'.асп’юстоаияетсл в плоское.: слое так же, как теплота 2.Q. иновенпого источника в бесконечной пластине без теп- |
иля
ittехр( kcit) » (зло)
где t - время, отсчитыэаеглое с момента, когда источник теплоты пересек рассматриваемую плоскость с точкой, удаленной от оси х на расстояние г=^уг+^ .
2. Аналогично распространение теплоты в бесконечной пластине при действии мощного быстродвижущегося линейного источника приводится к случаю распространения теплоты в бесконечном стержне сечением эАх. Действительно, ИСТОЧНИК
на длине dx выделяет теплоту Q=^cbc/ve, которая распространяется в стержне сечением F=scLx (рис.3.4,б). Подставляя значения Q. и F в (3.9), получим
где b - 2alT/(cps) .
3. Уравнение распространения теплоты в стержне от быст - родвнжущегося плоского источника получи:;, подставляя в
(3.14) x-vtt п :
T(t)=-^^exp(-fet) . (3.1?)
Lr
Для расчета сварочных деформаций и напряжений формулами
(3.15) -(3.17) можно пользоваться не только в случае автоматической и полуавтоматической сварки, но и в случае ручней сварки, если температуро, ооводность металла относительно велика (показателем являемся отношение vc/a ),
Если начальная темпе!, 9тура Т0 отлична о 1 нуля, то в формулах (3.7)-( З. Т7) к пр, вой части не обходах, добавить Т0 .