CC BY
2
УДК 539.3, 621.7
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ТЕПЛОВОГО ПОТОКА
И ТЕМПЕРАТУРЫ ПО ПЯТНУ НАГРЕВА И АНОДНОМУ ПЯТНУ
Людаговский Андрей Васильевич, д.т.н., с.н.с. ([email protected])
Российский университет транспорта (РУТМИИТ), Москва, Россия Полухин Владимир Анатольевич, начальник цеха
([email protected]) Брестский механический завод, Белоруссия Брест
Для получения значений распределения температуры по анодному пятну, необходимо получить значения распределения тока по пятну нагрева и его геометрию Установлено, что разница коэффициентов сосредоточенности полученного графическим и расчётным путём незначительна, однако очевидно, что коэффициент, полученный графически, точнее определяет его значение.
Ключевые слова: поверхность, наплавка, зона термического влияния, геометрия пятна.
Для получения значений распределения температуры по анодному пятну, необходимо получить значения распределения температуры по пятну нагрева.
Согласно [1], температура в центре анодного пятна:
Тц =—(1)
ц п • Я • гэ
Зная температуру в центре пятна, и на границе пятна нагрева, выдвинем
предположение, что распределение температуры по пятну идентично рас-
Дж
пределению удельному тепловому потоку см2 сек .
Чг(Ун) = Чтпах • е"^"2; (2)
где ^г(гн) — удельный тепловой поток дуговых разрядов в любой точке нагреваемой поверхности (Дж/см2 • сек);
Чтах — наибольший удельный тепловой поток в центре пятна (Дж/см2 • сек);
гн — радиальное расстояние исследуемой точки поверхности пятна от центра пятна до его предела;
кг — коэффициент сосредоточенности теплового потока по пятну нагрева (1/см2), обозначим для отличия от коэффициента сосредоточенности по анодному пятну.
Имея размер пятна нагрева, коэффициент сосредоточенности теплового потока по пятну нагрева, подбираем графически. В этом случае, при наиболее верном значении, он составит кг =4 см-2.
Результаты приведены на графике рис. 1.
с коэффициентом сосредоточенности подобранным графически
Я2
Рисунок 2 - График линий уровня распределения удельного теплового потока исследуемого случая по радиусу пятна нагрева (среда МаШсаё)
Однако, взяв за основу вывод [2] по температуре в центре пятна, становится возможным коэффициент сосредоточенности получить числовым методом. Тогда, согласно выводу, температура в центре пятна:
Т = —— •
2-Я ч
к
-,К. (3)
п
В этом случае, при выбранных физических значениях коэффициента теплопроводности и мощности источника, приняв в расчётах за основу температуру в центре пятна, коэффициент сосредоточенности будет к = 1.909сш_2, ., а Тц будет равно
Разница коэффициентов полученного графическим путём и расчётным незначительна, однако очевидно, что коэффициент, полученный графически, точнее определяет его значение экспонентно попадая в границы пятна, полученного опытным путём, его и можно брать для дальнейших расчётов.
Очевидно, что распределение температуры по пятну нагрева прямо пропорционально распределению значений теплового потока, тогда, можно предположить, что распределение температуры по пятну нагрева с расчётным значением температуры в центре пятна будет (рис.3):
Т(гн) = ТцП • е"*^ ,(Ю- (4)
по пятну нагрева и анодному пятну
Тогда очевидно, что условный диаметр пятна нагрева:
d» = lir= ^
3,0 3,46
(5)
обратно пропорционален корню квадратному из коэффициента сосредоточенности
Данные, приведенные в [2], по расчётам определения условного диаметра пятна нагрева, применимы к сварочным дугам под слоем флюса и угольным. Расчёт условного диаметра пятна нагрева от дуги при ЭМН, сформированной от множества дуговых разрядов, складывается иначе.
Зная точный диаметр пятна нагрева, с достаточной степенью вероятности можно полагать, что условный радиус пятна нагрева при процессе ЭМН, равен 0,004 от наибольшего удельного теплового потока Цтах в центре пятна.
Отсюда следует, что:
Ч2(гн) = Чтах • е к^г"2 = 0,0012 • qmax; е = 0,0012; кг • гн2 = 6,7.
обратно пропорционален корню квадратному из коэффициента сосредоточенности
Для расчётного случая:
Т.о условный диаметр пятна нагрева обратно пропорционален корню квадратному из коэффициента сосредоточенности.
Исходя из изложенного, можно рассчитать значения коэффициента сосредоточенности, условного диаметра пятна нагрева и анодного пятна, удельного теплового потока, а также распределения температуры для рассматриваемого случая. Список литературы
1. Теория сварочных процессов: учеб. для вузов / А. В. Коновалов [и др.]; под общ. ред. В. М. Неровного. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2007. - 752 с.
2. Расчёты тепловых процессов при сварке. Рыкалин Н.Н. - государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, М.: 1951. - 291с.
Lyudagovsky Andrey Vasilyevich, Doctor of Technical Sciences, Senior Researcher
Russian University of Transport (RUTMIIT), Moscow, Russia
Polukhin Vladimir Anatolyevich, head of the workshop,
Brest Mechanical Plant, Belarus Brest
DISTRIBUTION OF THE SPECIFIC HEAT FLOW AND TEMPERATURE OVER THE HEATING SPOT AND THE ANODE SPOT
Тогда очевидно, что условный диаметр пятна нагрева:
(6)
Annotation. To obtain the values of the temperature distribution over the anode spot, it is necessary to obtain the values of the current distribution over the heating spot and its geometry.
Key words: surface, hardfacing, heat-affected zone, spot geometry.
УДК 539.21:621.785
МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВОЛНОВЫХ
ДЕФОРМАЦИОННЫХ СПЕКТРОВ В АДДИТИВНЫХ СПЛАВАХ Чуканов Александр Николаевич, д.т.н., вед. научн. сотр. (e-mail: [email protected]) Цой Евгений Владимирович, аспирант (e-mail: [email protected]) Тульский государственный педагогический университет
им. Л.Н. Толстого университет, Тула, Россия Яковенко Александра Александровна, к.т.н., технолог (e-mail: [email protected]) ООО «Металлург-Туламаш», Тула, Россия
В данной статье описана методика анализа спектров локализованной деформации (ЛД) изделий, полученных по аддитивной технологии (SLM). Использовали технологию аналогово-цифровое преобразования (АЦП) и базовые положения теоремы Котельникова-Шеннона. Для изучения характеристик кусочно-линейных (на длине образца) и периодических (от времени нагружения) зависимостей применяли разложение их в ряд Фурье с последующей интерполяцией.
Ключевые слова: порошковая сталь 316L, SLM-технология, растяжение, относительное удлинение, волновой спектр, Фурье-интерполяция.
Введение. Структурная неоднородность и анизотропия физико-механических свойств сопутствуют изделиям аддитивных технологий (АТ). В условиях интенсивного температурно-силового воздействия они ведут к развитию нестабильности деформационного поведения. Формированию микрообъёмов локализованной пластичности и волновому характеру их распространения. Это стимулирует фрагментацию и разрушение изделия [1-3]. Авторы проводили фиксацию и исследование структуры волновых спектров деформации изделий, изготовленных из металлопорошко-вых композиций по SLM-технологии послойного лазерного синтеза, при статическом нагружении. Ранее авторами выявили волновой характер деформации изделий АТ [4,5]. Его анализ и описание продолжили с использованием разложения полученных непрерывных (кусочно-линейных) и периодических зависимостей локализованной деформации в ряды Фурье и последующим применением подходов, развитых в теореме Котельникова-Шеннона [6,7].
