В справочнике приводятся таблицы для вычисления температурных полей при сварке, выполненные на ЭЦВМ типа «Раздан» для сокращения затрат труда и времени расчетчиков и облегчения внедрения в практику проектирования современных методов расчета сварочных деформация в напряжений, происходящих от вызываемого сваркой температурного поля. Справочник рассчитан на инженерно-технических работников, интересующихся вопросами сварных конструкций.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие.............5
От авторов.............7
Уравнения, описывающие распространение тепла при электродуговых способах сварки ........ . 9
1. Температурное поле подвижного линейного источника тепла постоянной мощности........11
2. Температурное поле подвижного точечного источника тепла постоянной мощности на поверхности плоского слоя заданной толщины.........13
3. Особенности расчета температурных полей в пластинах ограниченной ширины и длина......15
4. Особенности расчета температурных полей в пластинах, свариваемых из элементов разной толщины или различающихся по теплофизическим свойствам . . . 19
Построение таблиц для вычисления температурных полей
и их применение ..........21
1. Принцип построения таблиц........21
2. Область применения таблиц.......23
3. Примеры расчета температурных полей .... 24 Литература ............40
ПРЕДИСЛОВИЕ
Расчеты тепловых процессов при дуговой электросварке нашли за два последних десятилетия инженерное приложение главным образом для оценки структурных изменений в металле околошовной зоны и для определения напряжений и деформаций, которые возникают в свариваемых изделиях.
Наиболее признаны в инженерной практике самые простые и ясные расчетные схемы нагрева неограниченных тел: пластины, плоского слоя, массивного тела — сосредоточенными подвижными источниками— линейным, точечным. Такие схемы хорошо описывают основные особенности процесса нагрева и охлаждения свариваемых изделий вне области непосредственного воздействия дуги и приводят к несложным и эффективным расчетным выражениям.
Авторы настоящей работы поставили перед собой задачу популярно изложить современные методы расчета температурных полей, вызываемых источниками сварочного нагрева, с тем чтобы облегчить применение этих методов в проектировании и изготовлении сварных конструкций. В работе приведены основные сведения из теории распространения теплоты при сварке в объеме, необходимом для выполнения практических расчетов, даны выкладки, рабочие формулы и примеры расчета.
Работа предназначена для расчета температурных полей в листах. Поэтому рассматриваются лишь два основных случая распространения тепла, а именно: от подвижного линейного источника тепла в пластине с теплоотдачей и подвижного точечного источника тепла, приложенного к поверхности плоского слоя. Авторы рассчитали квазистационарные поля в весьма широком интервале параметра относительной теплоотдачи (от 1 до 5,0), практически охватывающем все встречающиеся в производстве условия дуговой электросварки, •а для расчета процессов тепло-насыщения — значения параметра относительного времени до 25. Расчеты проведены на цифровой вычислительной машине.
Учитывая, что в сварных конструкциях широко применяются соединения пластин различной толщины и из материалов с неодинаковыми теплофизическими свойствами, авторы приводят примеры приближенного расчета температуры в некоторых интересных с точки зрения практики задачах.
Оригинальной частью работы являются полученные на вычислительных машинах обширные таблицы, "позволяющие с минимальными затратами труда и времени производить расчеты. Таблицы имеют широкую область применения, охватывающую расчеты температурных полей в сталях, в алюминиевых и титановых сплавах, в меди и ее сплавах, а также в других материалах, укладывающихся по своим теплофизическим
свойствам в принятый здесь диапазон изменения безразмерных параметров. Таблицы могут быть использованы для расчета термических циклов при разработке технологических процессов сварки, для изучения кинетики структурных превращений в сварных соединениях, при определении временных и остаточных сварочных деформаций и напряжений. Применение таблиц значительно облегчит труд инженера-технолога по расчету деформаций сварных конструкций, связанному с выбором оптимальной последовательности операций и с проектированием приспособлений. Опубликование таблиц в полном объеме весьма целесообразно. В качестве расчетно-справочного материала они будут необходимы для работников технологических и конструкторских бюро машиностроительных и судостроительных заводов и заводов судостроительных конструкций, лабораторий научно-исследовательских институтов и кафедр вузов сварочного и машиностроительного профиля.
Поскольку области применения таблиц чрезвычайно многообразны и нет значительного опыта практического их использования, для авторов будут представлять большой интерес все предложения по улучшению данной работы.
Чл.-корр. Академии наук СССР Н н о^„„,....
ОТ АВТОРОВ
Работоспособность, надежность и долговечность, технологичность при изготовлении и монтаже, а также другие технические качества сварных конструкций определяются в основном конструктивными и технологическими решениями, которые принимаются при их проектировании и изготовлении. Выбор оптимального комплекса таких решений представляет собой сложную задачу. Из многих возможных вариантов необходимо выбрать один, обеспечивающий получение конструкции требуемых качеств при минимальных затратах труда, материалов и других средств производства.
Правильно выбрать комплекс решений проектировщики могут лишь всесторонне учтя все специфические особенности, вносимые в работу
конструкции сваркой.
Важнейшими особенностями сварных конструкций, которые наряду с общими принципами должны учитываться при проектировании, являются следующие:
1. Монолитность сварных соединений, наступающая при их выполнении и вызывающая совместное деформирование соединяемых элементов и всей конструкции в целом при сварке и последующем остывании.
2. Изменение размеров и формы соединяемых элементов, а также всей конструкции в целом в результате накопления в областях значительного разогрева при сварке местных пластических деформаций и местных и общих упругих деформаций всей конструкции.
3. Накопление в отдельных областях, элементах, узлах и во всей конструкции остаточных сварочных напряжений, пиковые значения которых достигают величины предела текучести металла конструкции.
4. Изменение напряженного и деформационного состояния элементов, узлов и всей конструкции вследствие выполнения после сварки технологических процессов, связанных с термическим или механическим воздействием на конструкцию, а также в результате воздействия на конструкцию в эксплуатации силовых и термических
нагрузок.
о. Снижение пластичности металла в отдельных зонах конструкции, претерпевающих большие пластические деформации в процессе сварки (особенно в районах расположения концентраторов).
Учет перечисленных особенностей сварных конструкций требует при их проектировании определять напряженное состояние и ожидаемые сварочные деформации, соответствующие рассматриваемому варианту конструктивных и технологических решений. Определение сварочных деформаций и напряжений необходимо также для анализа их влияния на процесс изготовления и поведения конструкций в экс-
плуатации.
Цена: 300руб.
