Способ определения распределенности теплового потока от источника нагрева

Способ определения распределенности теплового потока от источника нагрева

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к способам измерения тепловых потоков от источника тепла к обрабатываемому изделию преимущественно при сварке и может быть использовано в сварочной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения распределенности теплового потока от источника тепла по пятну нагрева. Вначале определяют температуру в поперечном сечении пластины. Затем рассчитывают параметр нормального распределения полученной температурной зависимости. Дополнительно измеряют эффективную мощность источника. После этого определяют распределенность теплового потока по пятну нагрева Q(R) = Q<SB POS="POST">и</SB>/2δ<SP POS="POST">2</SP> φ<SB POS="POST">ехр</SB>(R<SP POS="POST">2</SP>/2δ<SP POS="POST">2</SP>), где Q(R) - тепловой поток, передаваемый от источника тепла металлу на расстоянии R от оси источника

Q<SB POS="POST">и</SB> - эффективная мощность источника тепла

δ - параметр нормального распределения полученной температурной зависимости. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 23 К 31/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ р (r) = q„/20 ë åxð (— г2/2О2), Он =3,46//К см (1) q(r) = qMaKc exp (-КВ ), (1) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4733107/27 (22) 29.08.89 (46) 07.07,91. Бюл, М 25 (71) Тольяттинский политехнический институт (72) В.П.Сидоров (53) 621.791,75(088.8) (56) Ерохин А.А. Основы сварки плавлением.

М,; Машиностроение, 1973, с.22 — 24. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕННОСТИ TEПЛОВОГО ПОТОКА ОТ ИСТОЧНИКА НАГРЕВА (57) Изобретение относится к способам измерения тепловых потоков от источника тепла к обрабатываемому изделию преимущественно при сварке и может быть использовано в сварочной технике. Цель изобретения — повышение точности измерения распределенности теплового потока от

Изобретение относится к технике измерения тепловых потоков от источника нагрева к обрабатываемому изделию, преимущественно при сварке, и может быть использовано в сварочной технике.

На чертеже представлен график зависимости распределения ц(г), полученной по и редложенному способу при токе 180 А,напряжении 13,0 В, расходе аргона 5,5 л/мин.

Сущность изобретения заключается. в следующем. Согласно теории сварочных ис- точников тепла распределение теплового потока от источника по пятну нагрева в большинстве случаев отвечает закону. нормального распределения где К вЂ” параметр распределения, 1/см;

2, qM < — максимальный тепловой поток на оси источника, Вт/см .

„„5U „„1660909A1 источника тепла по пятну нагрева. Вначале определяют температуру в поперечном сечении пластины, Затем рассчитывают параметр нормального распределения полученной температурной зависимости.

Дополнительно измеряют эффективную мощность источника. После этого определяют распределенность теплового потока по пятну нагрева где q(r) — тепловой поток. передаваемый от источника тепла металлу на расстоянии r от оси источника; q — эффективная мощность источника тепла; о — параметр нормального распределения полученной температурной зависимости. 1 ил.

Диаметр пятна нагрева от источника с распределением удельной мощности по нормальному закону определяется по формуле

Для определения распределенности теплового потока q(r) по пятну нагрева источника вначале оценивают диаметр пятна нагрева по формуле (2). Значение К принимают ориентировочно по литературным данным, округляя erо в сторону уменьшения

К. По полученному значению О рассчитывают радиус пятна нагрева R,. После этого выбирают число точек замера температуры.

Число точек должно быть не менее 6, так как меньшего числа точек недостаточно для определения параметров нормального распределения. Затем рассчитывают расстояние между точками замера темпера1660909 туры. Для этого делят диаметр пятна нагрева на число точек замера. После этого в поперечном сечении пластины на рассчитанном расстоянии устанавливают термопары.

Среднюю из термопар располагают на оси движения источника, Термические циклы термопар при движении источника записывают на регистрирующий прибор, Исследуемый источник тепла перемещают над пластиной, на которую он действует, с высокой скоростью 3 — 12 см/с перпендикулярно сечению, в котором расположены термопары. По термическому циклу термопары, расположенной на оси движения источника, фиксируют момент начала роста температуры и момент достижения максимальной температуры. B момент достижения на оси движения источника максимальной температуры измеряют температуры в других точках замера. Затем с помощью формул математической статистики определяют параметр нормального распределения полученной температурной зависимости T(r)

TlrI=т„,exp (— — ), (3)

2 о2

После этого принимают, что точное значение коэффициента сосредоточенности

К = 1/2 о2. Для определения второго параметра в формуле распределения теплового поТоКВ (1) максима 1I НоА MQU4MocTvl Ямакс дополнительно при тех же режимах измеряют эффективную мощность источника тепла цо, Для этого на аналогичных режимах калориметрируют пластину тех же размеров и из такого же материала или измеряют полную мощность источника, а эффективную рассчитывают через эффективный КПД г/„.

Предложенный способ основан на одновременном установлении того, что радиальное расп ределение температур Т(г) дает близкое к действительному значение параметра сосредоточенности К, несмотря на теплоотвод от пятна нагрева в поперечном направлении и использование для определения максимальной удельной тепловой мощности источника тепла qu, Согласно теории сварочных источников тепла при распределении р(г) по нормальному закону (1) между qMaKc и эффективной мощностью источника ц существует следующая связь

gu

Цмакс =, (4)

С P д Тмакс К 1 (5) " "

30 раза повысить точность определения рас35 пределения теплового потока s условиях, 40

Анализируя имеющиеся данные по определению омакс и К, можно заметить, что известный способ дает достаточно точные данные о коэффициенте К и значительно занижает максимальную мощность gMaKC

Для повышения точности измерения q a« необходимо дополнительно измерить эффективную мощность qu.

Пример. Определяли распределение теплового потока от дуги прямой полярности с неплавящимся электродом в аргоне по предлагаемому способу, Ток дуги составлял

180 А, длина дуги Ld = 5 мм, напряжение на дуге 13,0 В, расход аргона 5,5 л/мин, скорость движения дуги 3 см/с. Толщина наплавляемой пластины из нержавеющей стали составляла 1 мм, температуру в поперечном сечении пластины измеряли в шести точках по одну сторону от оси движения дуги. В результате расчета параметра нормального распределения температурной. зависимости получили 1/2 о = К = б. После этого

2 измеряли эффективную мощность дуги при тех же условиях наплавки, В результате получили qu = 1820 Вт. Затем по формуле (2) рассчитали рмакс = 3746 Вт/см"-. Полученное распределение теплового потока от дуги приведено на чертеже.

Предложенный способ дает распределение q(r), промежуточное между известными способами, что свидетельствует о повышении точности измерения q(r).

Предложенный способ позволяет в два близких к условиям процесса сварки. Поэтому результаты замеров g(I) можно использовать для расчета размеров зоны проплавления при сварке.

Формула изобретения

Способ определения распределенности теплового потока от источника нагрева, при котором источник перемещают с высокой скоростью относительно пластины толщиной 0,9 — 1 мм, измеряют температуру в нескольких точках поперечного сечения пластин, перпендикулярного к оси движения источника, фиксируют момент начала роста температуры на оси движения источника и в момент достижения на оси источника максимальной температуры рассчитывают параметр нормального распределения полученной температурной зависимости, отличающийся тем. что, с целью повышения точности, дополнительно измеряют эффективную мощность источника, а распределенность теплового потока по пятну нагрева определяюг по формуле

i моим

Ч rr-) r8/7у /срт г б 7

r, рур

Составитель Г.Тютченкова

Техред М.Моргентал Корректор М.Кучерявая

Редактор В.Данко

Заказ 2082 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 источника тепла металлу на расстоянии r от

Р оси источника;

q (г) = ехр (— — --), р — эффективная мощность источника; и- параметр нормального распределе2 (Р л

5 ния полученной температурной зависимогде ц(г) — тепловой поток, передаваемый от сти.