практически постоянной по толщине пластины, применима вторая расчетная комбинация.

Сварочная дуга, вообще говоря,— всегда непрерывно действующий источник. Однако если горение ее продолжалось недолго, как это бывает при прихватке или сварке электрозаклепками (а нас интересует температура тела через промежутки времени, во много раз превышающие период горения), то можно считать источник тепла мгновенным. Такое допущение мало отразится на точности расчета.

В зависимости от скорости перемещения сварочная дуга может быть неподвижным, подвижным и быстродвижущимся источником тепла. Схему подвижного источника часто применяют для расчета температур при ручной дуговой сварке, тогда как схема быстродви-жущегося источника больше удовлетворяет условиям автоматической сварки. При этом чем выше скорость сварки и меньше расстояние от исследуемой точки до шва, тем точнее будет совпадать теоретическая схема с практическими результатами.

Вообще при выборе расчетных схем следует учитывать принцип местного влияния, который утверждает, что температурное поле существенно зависит от размеров и характера распределения источника тепла только на расстояниях одного порядка сего размерами, тогда как на больших расстояниях температурное поле практически не зависит от формы источника и занимаемого им объема.

§ 25. РАСЧЕТ ПРОЦЕССА РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТЕПЛА ПРИ НАПЛАВКЕ ВАЛИКА НА МАССИВНОЕ ТЕЛО

Предположим, что нужно рассчитать процесс распространения тепла при ручной электродуговой наплавке валика на массивную плиту значительных размеров. Прежде чем приступить к рассмотрению этого случая, следует выбрать расчетные схемы тела и источника тепла.

Плиту будем считать пол у бесконечным телом, поскольку размеры ее таковы, что все имеющиеся граничные поверхности, кроме плоскости, на которую производится наплавка, не искажают теплового поля. Электрическую сварочную дугу примем за точечный подвижный постоянно действующий источник тепла. Тепловую мощность сварочной дуги в процессе наплавки валика примем постоянной. Тогда поставленную задачу в идеализированном и схематизированном виде можно сформулировать следующим образом: «Рассчитать процессы распространения тепла при нагреве поверхности полубесконечного тела точечным постоянно действующим подвижным источником тепла постоянной мощности».

В первый момент после зажигания дуги количество вносимого тепла превышает теплоотвод и область разогрева увеличивается. Такой процесс называется теялснасыщением. В этот период разогрев детали и проплавлеиие основного металла могут быть недоста-

точными. В результате начало шва обычно бывает менее прочным, чем последующие участки.

Если дуга горит непрерывно и перемещается с постоянной скоростью, то наступает момент теплового равновесия: количество тепла, вводимого в тело дугой, становится равным количеству отведенного тепла. После достижения равновесия подвижное тепловое поле сохраняет свой характер. Такое тепловое состояние называется предельным, или квазистационарным.

Уравнение предельного состояния для процесса распределения тепла от точечного источника постоянной мощности, движущегося с постоянной скоростью по поверхности полубесконечного тела, отнесенное к подвижной системе координат, может быть выведено

Рис. 63. Расчетная схема процесса распространения тепла при наплавке валика на массивное тело.

Рис. 64. Характер распределения температуры для точек, расположишь! оси, валика.

из ранее приведенных соотношений и после всех преобразований и упрощений приобретет следующий вид:

Т№х) = шпе 2а_2° •1у-27

где /? — расстояние точки А, в которой определяется температура, от начала О координат подвижной системы (рис.63); х — абашсса точки А в подвижной системе координат; V — скорость сварки, см1сек.

Проанализируем полученное выражение. Предположим, что источник тепла неподвижен, т. е. V = 0. Тогда е в нулевой степени равно единице и выражение (1У.27) преобразуется в

Температура точек тела в этом случае обратно пропорциональна их расстоянию от источника тепла Я, так как ди и К приняты постоянными. Точки, равноудаленные от источника тепла, имеют одинаковую температуру, т. е. изотермические поверхности представляют собой концентрические полусферы.