Задача 32

По эквиваленту углерода определить температуру подогрева стали 36Х2Н2МФА, чтобы избежать холодных трещин при сварке встык листа толщиной 0,008 м.

Определить, насколько при этом уменьшится скорость охлаждения от , если эффективная погонная энергия составляет 502 416 Дж/м; λ = 33,4 Дж/(с ∙ м ∙ К); .

Решение. Температура подогрева стали рассчитывается по формуле

, (1)

где [с] – общий эквивалент углерода.

[с] = [c]_экв + [c]_s , (2)

где [c]_экв – эквивалент углерода;

[c]_s – эквивалент углерода, зависящий от толщины металла.

, (3)

где s – толщина металла, мм.

Скорость охлаждения металла с подогревом выражается формулой

, (4)

где q_u / v – погонная энергия, Дж/м;

δ – толщина листа, м;

Т_o,τ – температура нагретой детали, К;

сρ – объемная теплоемкость, Дж .

Скорость охлаждения металла без подогрева выражается уравнением (4) при Т₀ = 0.

Скорости охлаждения металла с подогревом и без подогрева сравнить.

Задача 33

Рассчитать ширину участков 3ТВ, склонных к ножевой и межкристаллитной коррозии, если осуществляется сварка стали 08Х17Н13М2Т толщиной 0,010 м встык с использованием погонной энергии порядка 628 020 Дж/м.

Решение. Межкристаллитная коррозия наблюдается на участках стали, нагреваемой от температуры 723 К до температуры 1 123 К.

Ножевая коррозия имеет место на участках, подверженных нагреву от 1 473 до 1 523 К.

Расчет межкристаллитной и ножевой коррозии ведем по формуле

. (1)

Принимаем коэффициент, учитывающий интенсивность понижения температуры при теплоотдаче в окружающую среду с двух сторон пластин, в = 0.

Тогда формула (1) примет следующий вид:

, (2)

где q_u/v – погонная энергия, Дж/м;

δ – толщина пластины, м;

y₀ – расстояние от данной точки до оси шва, м;

сρ – объемная теплоемкость, Дж ,

(для данной стали сρ = 4,81∙10⁶ Дж/(м³ · К)).

Из формулы (2) находим 2y₀:

Для расчета межкристаллитной коррозии в формулу (3) подставляем сначала максимальную температуру Т_max=723 К, затем 1 123 К.

Из большего значения 2y₀ вычитаем меньшее и получаем ширину участка 3ТВ, склонного к межкристаллитной коррозии:

. (3)

Для расчета ножевой коррозии в формулу (3) подставляем сначала максимальную температуру Т_max = 1 473 К, затем 523 К.

Из большего значения 2y₀ вычитаем меньшее и получаем ширину участка 3ТВ, склонного к ножевой коррозии.

Задача 34

Металлическая часть электрода состоит из 80 % железа, 18 % никеля и 2 % алюминия. Если расплавленная часть электрода составит 100 г, то расход Fe = 80 г, Ni = 18 г, Al = 2 г. В связи с потерями на испарение и разбрызгивание в наплавленном металле находится (всего 87 г).

Определить коэффициенты перехода Fe, Ni и Al.

Решение. Определение коэффициента использования элемента по уравнению

, (1)

где – количество элемента, перешедшего в наплавленный металл;

– количество этого же элемента в электроде до его расплавления.

Определение коэффициента перехода по уравнению

, (2)

где – относительное количество данного элемента в наплавленном металле;

– количество металла в электроде.

Относительное количество элементов в наплавленном металле равно

;

;

.

Расчет коэффициентов перехода по формуле (1).

Расчет коэффициентов перехода по формуле (2).

Соотношение между коэффициентами перехода, рассчитанными по обеим схемам, примерно одинаково, т.е.

.

В связи с этим обычно проще пользоваться относительными значениями .