Температурой охлаждения Т8 l-ro слоя называем тем­пературу, до которой успевает охладиться околошовная зона 1-го слоя к’моменту наложения тепловой волны 2-го слоя (фиг. 166, а).

Расчетная схема. Температуру Тв рассчитаем по схеме быстро — движущегося линейного источника, распределенного равномерно по толщине пластины, для точек, которые расположены в плоскости перемещения источника. Процесс распространения тепла быстро» движущегося линейного источника в пластине без теплоотдачи для точек плоскости перемещения источника описывается уравне­нием (15 2) или (45.1).

здесь Т—температура в °С точек, расположенных в плоскости переме­щения источника; Г0 — начальная температура пластины; q—эф­фективная тепловая мощность дуги в кал)сек v — скорость переме­щения дуги (скорость сварки) в CMjceK S — толщина пластины в см; X — коэфициент теплопроводности металла пластины в кал/см сек°С С'( — его объемная теплоемкость в кал/смг°С; t — время в сек., прошедшее с момента прохождения дуги через сечение рассматривае­мых точек.

Расчетная схема не учитывает двух обстоятельств, искажающих процесс распространения тепла при укладке 1-го слоя. Во-первых, тепло дуги распределено неравномерно по толщине свариваемых листов, так как 1-й слой заполняет только часть разделки листов (при соединении встык) или укладывается на поверхность листов (при тавровом, нахлесточном и крестовом соединениях). Во-вторых, околошовная зона расположена на некотором расстоянии от оси пе­ремещения источника.

Однако расчет температуры охлаждения 1-го слоя по принятой схеме оправдывается следующими соображениями. Для большинства марок низколегированной конструкционной стали температура Тм мартенситного превращения лежит в пределах 200—350°. Когда око­лошовная зона 1-го слоя охладится до 200—300°, температура по се­чению шва успевает выравняться настолько, что разность темпе­ратур, как показывают опыты, не превышает 50—80°. На процессе охлаждения околошовной зоны 1-го слоя при этих температурах уже не сказываются ни характер распределения источника тепла, ни смещение точек околошовной зоны относительно оси стыка. Для практически применяемых режимов многослойной сварки зависи­мость температуры в процессе охлаждения от времени практически одинакова для точечного источника, расположенного на одной из поверхностей плоского слоя и для линейного источника, равно­мерно распределенного по толщине пластины, а также и для точек, различно удаленных от оси перемещения источника

Расчет длины завариваемого участка. Длительность охлаждения іс точек, расположенных в плоскости перемещения источника, со­гласно уравнению (50Л)

TliU y58 v*JtГор" (50.2)

слагается из времени горения дуги tt и длительности перерывов tn, между укладками отдельных слоев, т. е.

Длина завариваемого участка

l-=;tlv = ktt<pt (50.3)

где v — скорость сварки, къ—коэфициент чистого горения дуги (или коэфициент машинного времени)

*. = ^Я = — Г — (50.4)

1С 1С

Для непрерывной ручной многослойной сварки /с, —0,6-*-0,8; для автоматической многодуговой сварки /сг —1.

Из уравнений (50.2) и (50.3) найдем длину участка, при которой околошовная зона 1-го слоя в металле с температурой Т0 охладится до температуры Тв

1~Тыс-{&о{Тв — ftf ’ (50,5)

Если принять значения теплофизических коэфициентов для средне­углеродистой или низколегированной стали; X—0,09 кал! с.ц сек°С;

где k3 — поправочный коэфициент, определенный из сопоставления расчетной температуры охлаждения 1-го слоя по уравнению (50.5) с опытной и равный 1,5—для соединения встык, 0,9—для соедине­ния втавр и внахлестку и 0,8—для крестового соединения.

При расчете длины участка заварки 1-го слоя температуру Т* охлаждения 1-го слоя принимают в соответствии с температурой 7V мартенситного превращения или в соответствии с температурой Тх вероятного образования холодных трещин.

Влияние условий сварки. На температуру охлаждения 1-го слоя, кроме толщины свариваемых листов оказывают влияние следующие технологические параметры режима* 1) погонная энергия qjv, про­порциональная площади Fс поперечного сечения слоя; 2) длина уча­стка I; 3) длительность ta перерыва между слоями.

Увеличение толщины листов при данном сечении слоя, а также повышение скорости сварки при данной мощности дуги приводит к понижению Тв (фиг 167, а).

Пример. Рассчитать параметры режима многослойной сварки встык листов толщиной (5 —14 мм из стали 40Х.

= 5:

24 мм2.

Пусть скорость сварки равна 0,2 см/сек, тогда для электрода УОНИ-13 с коэфициентом наплав­ки г/а-час, требуется ток

3600 7vFc ___

170 а.

Эффективная мощность дуги при напряжении дуги U —25 в и ги —0,80

q “■= 0,24-0,80-170*25 —

— 820 кал/сек.

Расчет длины участка ведем по уравнению (50.6) при попра­вочном коэфициенте для соедине­ния встык — 1,5, коэфициенте го­рения /с?=0,75 и начальной тем­пературе Г0 ”20°.

По диаграмме изотермиче­ского рапада аустенита для ста­ли 40X (фиг. 169) температура мартенситного превращения Тч близка к 300°; принимаем Тв“Т7/-j-50 ™ 300+50 =350°.

, _ 0,72-1,5*0,75*8202 1С 1~ 1,4а-0,2(350 —20)2~ 18,ЬСЛ1

При данном режиме сварки и длине участка 186 мм (фиг 168, 6} 1-й слой не охлаждается ниже 350°