эти площади. При одновременном пропорциональном росте qu и v мощность дуги qu влияет сильнее, чем v, поэтому увеличение qu

и v при ~ = const расширяет площади соответствующих изотерм,

причем размеры этих площадей примерно пропорциональны мощности.

Если на одинаковом режиме сварить металлы с различными теп-лофизическими свойствами, то характер их тепловых полей будет неодинаков. На рис. 72 показаны температурные поля при сварке в стык пластин 8 = 1 см из некоторых металлов, существенно отличающихся друг от друга по своим теплофизическим свойствам. Параметры режима сварки: qu — 1000 кал/сек, v = 0,2 см1сек. В табл. 18 приведены средние значения теплофизических величин для соответствующих средних температур Тср.

Средние теплофизические величины некоторых свариваемых материалов для 7^

Наиболее заметное влияние на тепловое поле оказывает теплопроводность. Если, например, сравнить площади, очерченные изотермой 600 °С (т. е. площади, нагретые выше 600 °С), для нержавеющей хромоникелевой стали, малоуглеродистой стали, алюминия и меди, то можно заметить, что с увеличением теплопроводности эти площади уменьшаются. Одновременно увеличиваются области, нагретые до сравнительно низких температур. Существенное влияние на характер распределения температуры оказывает теплоемкость.

§ 28. НАГРЕВ МОЩНЫМИ БЫСТРО ДВИЖУЩИМИСЯ ИСТОЧНИКАМИ ТЕПЛА

По мере развития автоматической сварки мощность применяемых сварочных дуг и скорость их перемещения возрастают.

Пропорциональное увеличение мощности дуги и скорости сварки изменяет тепловое поле таким образом, что изотермы вытягиваются в длину, в то время как ширина их увеличивается мало. Удлинение зон, очерченных изотермами, пропорционально росту скорости.

На больших скоростях сварки изотермы все больше приближаются к прямым, параллельным оси X. Это означает, что распространение тепла идет в направлении, почти перпендикулярном к оси, градиент температур в направлении осей 2 и У намного больше, чем по оси X:

дТ „ дТ . ду" дх'

При значительных скоростях без большой погрешности можно считать, что тепло распространяется только в направлении, перпендикулярном к оси X. В этом случае процесс распространения тепла можно представить как сумму процессов, протекающих в отдельных бесконечно тонких слоях, перпендикулярных к оси X (рис. 73). Важно изучить предельное состояние, когда мощность и скорость сварки бесконечно растут пропорционально друг другу, т. е.

— = const.

Рис. 73. К расчету распространения тепла при нагреве мощным точечным быстродвижущимся постоянно действующим источником.

Рассмотрим два случая нагрева изделия:

1)наплавку валика на массивное тело (нагрев полубесконечного тела мощным быстродвижущимся постоянно действующим точечным источником тепла);

2)сварку пластин за один проход (нагрев пластины мощным быстродвижущимся постоянно действующим линейным источником тепла).

Наплавка валика на массивное тело. Пусть при этом скорость сварки и тепловая мощность дуги достаточно велики, а с увеличением qu и v отношение их остается постоянным: — = const. Наплав-

ляем валик по оси X.

Мысленно разобьем полубесконечное тело на слои, перпендикулярные к оси X (рис. 73), плоскостями, не пропускающими тепла. Тогда тепло, внесенное дугой в выделенный слой, будет распространяться только в нем как в пластине. Если толщина слоя dx, то время

прохождения его дугой dt — —. Тогда все тепло, сообщенное дугой выделенному слою,

dx

Поскольку dt очень мало, внесение тепла можно считать мгновенным.