Термические циклы точек максимальной ширины зоны смачивания.

В средней части медных пластин размером 200 X 300 мм и, как правило, толщиной 10 мм высверливали отверстия диаметром 1,5 мм под установку термопар (рис. 56, а). Автоматической сваркой по флюсу АН-А1 наплавляли алюминиевые валики на защищенную от оксидов поверхность медных пластин. Термические циклы наплавок с разными значениями исв, д, 6 записывали осциллографом Н-700. Во избежание расплавления меди под действием дуги на поверхность медных пластин укладывали по 10—^алюминиевых проволок диаметром 3 мм (электродная и присадочная проволока марки АД1).

В случае действия точечного источника (рис. 56, б) постоянной мощности /, перемещающегося с постоянной скоростью исв по поверхности пластины толщиной 6, распространение тепла описывается [5] уравнением

Т(х, у, г, 0 = V -^

7,

X ехр

ехр

Ш"

^ где [#п = хг + у2 + {г - 2п6)2].

Рис. 56. Экспериментальная (а) и расчетная (б) схемы исследования процессов распространения тепла при наплавке медных пластин алюминием:

а — б = 10 мм; 6 — 6 = 6 мм.

Вводя коэффициент ш, учитывающий приложение источника тепла к верхней поверхности плоского слоя, получаем более удобное уравнение для расчета температур в слое пластины с ординатой г = 0,5 б, приведенное к линейному подвижному источнику тепла

Т(г, х, г) = ш(г, г)

где г2 = хг + у2. В безразмерных координатах X = их/2а\ У = vy/2a•, 0 = Т1Т0; Т0 = 9/2лА6, ф = V1 +это уравнение для верхне-

го поверхностного слоя имеет вид

6[Х, К] =/л (Д[Я].

Численные значения коэффициента ш по величинам Д = р6/2с и г/6 приведены в специальных таблицах. Пользуясь таблицами вычис- • ления 6 по величинам р, X и У, рассчитаем термические циклы раз-

Рис. 57. Влияние скорости сварки на термический цикл точек медной пластины толщиной 10 мм (д — 11,92 кДж/с):

/ — В = 2,4 см, д — 14,23 кДж/с (термический цикл точек максимальной ширины зоны смачивания меди алюминием); 2 — В = 1,2 см, ц = 9,41 кДж/с; 3 — В = = 1,8 см. 6 = I см; 0 — В = 1,5 см, Усв = 24,8 м/ч: 5 — В = 3 см. Усв = 13,9 м/ч; б — В = 3.8 см, 6 = 0,6 см.

личных точек медных пластин, наплавленных алюминием по схеме рис. 57.

Если принять т] = 0,75, а — 0,95 см2/с, а = 1 • Ю-3 кал/(см2 X X с - СС), с у = 0,95 кал/(см3 • °С), Я, = 0,9 кал/(см • с • °С), получаем расчетные термические циклы наплавки алюминием медных пластин для разных значений V, ц и б (рис. 57). Сравнение показало, что экспериментальные кривые находятся несколько ниже расчетных в областях, прилегающих к источнику нагрева. Это расхождение, помимо ошибок эксперимента, объясняется тем, что опытные кривые относятся к среднему слою пластины с координатой г = 0,56, а расчетные — к верхней поверхности с координатой г = 0. Для толщины мед ной пластины 0,6 см, а также для малых скоростей сварки (13,9 м/ч) и больших эффективных мощностей процесса нагрева (3400 кал/с) расчетные и экспериментальные кривые совпадают. Удовлетворительная сходимость теоретических и экспериментальных кривых дает основание для расчетов термических циклов точек максимальной ширины зоны смачивания меди алюминием по уравнению (4.3). С этой целью замерялась ширина наплавленных на медные пластины алюминиевых