Построение графика изотермических циклов

 

Для построения графика изотермических циклов необходимо определить значение температуры при различных значения координат х, у и времени t. Вычисления производятся по формуле [1, 4]:

 

, (3.1)

 

где ДТ - приращение температуры, К; q - эффективная тепловая мощность, Вт; V_св - скорость сварки, см/с; t - время, с; д - толщина листа пластины, см; л - коэффициент теплопроводности, Вт/см • К; Сс - удельная теплоемкость, Дж/см³ • К; а - коэффициент теплообмена, см²/с; б - коэффициент теплоотдачи, Вт.

Результату вычислений отображены в таблице 4. График изотермических циклов представлен на рисунке 1.

 

Построение графика изотермических линий

 

Для построения графика изотермических линий необходимо определить значение координаты у при различных значения координат х, заданном приращении температуры ДТ и времени t [1, 4].

Вычисления производятся по формуле [4]:

 

, (4.1)

 

где ДТ - приращение температуры, К; q - эффективная тепловая мощность, Вт; V_св - скорость сварки, см/с; t - время, с; д - толщина листа пластины, см; л - коэффициент теплопроводности, Вт/см • К; Сс - удельная теплоемкость, Дж/см³ • К.

Кроме построения изотермических линий, необходимо определить влияние величин скорости сварки и эффективной тепловой мощности на характер кривых и процессы протекающие в сварочной ванне. Для этого необходимо построить два дополнительных графика, в которых уменьшаются значения эффективной тепловой мощности и скорости сварки. Результату вычислений отображены в таблицах 5, 6 и 7. Графики изотермических линий представлены на рисунке 2.

 

,2…7 - номера изотермических циклов

Рисунок 1 - график изотермических циклов

 

Таблица 4 - данные для построения изотермических циклов

t, с	х, см	у, см
		0	0,974	1,948	2,922	3,896	4,87	5,844
0	0	∞	0	0	0	0	0	0
2,267	1,247	2292	620,01	12,271	0,018	0	0	0
4,535	2,494	1534	798,01	112,27	4,272	0,044	0	0
6,802	3,741	1186	767,01	207,47	23,473	1,111	0,022	0
9,069	4,988	972,33	701,22	263,01	51,307	5,206	0,275	0
11,337	6,235	823,31	633,86	289,26	78,245	12,55	1,192	0,067
13,604	7,482	711,5	572,18	297,59	100,1	21,774	3,063	0,279
15,871	8,729	623,59	517,35	295,41	116,1	32,404	5,847	0,749
18,139	9,976	552,22	468,95	287,2	126,85	40,405	9,281	1,338
20,406	11,223	492,87	426,23	275,65	133,32	48,222	13,04	2,639
22,674	12,47	442,65	388,4	262,38	136,46	54,641	16,85	3,998
24,941	13,718	399,55	354,77	248,36	137,08	59,652	20,47	5,536
27,208	14,965	362,14	324,76	234,21	135,83	63,352	23,76	7,167
29,476	16,212	329,38	297,86	220,28	133,22	65,89	26,65	8,815
31,743	17,459	300,47	273,68	206,81	129,65	67,43	29,09	10,42
34,01	18,706	274,81	251,87	193,91	125,41	68,13	31,1	11,92
36,278	19,953	251,89	232,13	181,66	120,73	68,136	32,66	13,3
38,545	21,2	231,34	214,22	170,08	115,78	67,58	33,82	14,51
40,812	22,447	212,84	197,93	159,17	110,69	66,57	34,62	15,57
43,08	23,694	196,11	183,07	148,92	105,57	65,21	35,1	16,47
45,347	24,941	180,96	169,51	139,32	100,47	63,58	35,3	17,2
47,614	26,188	167,18	157,09	130,32	95,46	61,74	35,25	17,77

 

Таблица 5 - данные для построения изотермических линий (условия: q = 4800 Вт, V_св = 0,55 см/с)

t, с	х, см	ДТ, К
		181	362	724	1085	1446	1808
0	0	0,025	0	0	0	0	0
0,227	0,125	-	0,47	0,413	0,376	0,347	0,323
1,134	0,624	-	0,897	0,744	0,638	0,55	0,47
2,267	1,247	1,357	1,157	0,914	0,737	0,578	0,415
3,2	1,76	-	-	-	-	0,522	0,208
3,4	1,87	-	-	-	-	-	0,089
4,2	2,31	-	-	-	-	0,377	-
4,535	2,494	1,761	1,448	1,044	0,709	-	-
4,95	2,723	-	-	-	-	0,093	-
6,802	3,741	2,023	1,607	1,036	0,44	-	-
7,5	4,125	-	-	-	0,226	-	-
7,5	4,263	-	-	-	0,046	-	-
9,069	4,988	2,209	1,693	0,925	-	-	-
11,337	6,235	2,344	1,727	0,683	-	-	-
12,2	6,71	-	-	0,526	-	-	-
13,3	7,315	-	-	0,072	-	-	-
13,604	7,482	2,441	1,715	-	-	-	-
15,871	8,729	2,507	1,662	-	-	-	-
18,139	9,976	2,545	1,566	-	-	-	-
20,406	11,223	2,558	1,42	-	-	-	-
22,674	12,47	2,547	1,208	-	-	-	-
24,941	13,718	2,514	0,887	-	-	-	-
27,208	14,965	2,457	0,058	-	-	-	-
29,476	16,212	2,376	-	-	-	-	-
31,743	17,459	2,269	-	-	-	-	-
34,01	18,706	2,132	-	-	-	-	-
36,278	19,953	1,959	-	-	-	-	-
38,545	21,2	1,74	-	-	-	-	-
40,812	22,447	1,455	-	-	-	-	-
43,08	23,694	1,051	-	-	-	-	-
45,3	24,945	0,143	-	-	-	-	-

 

Таблица 6 - данные для построения изотермических линий (условия: q = 4800 Вт, V_св = 0,35 см/с)

t, с	х, см	ДТ, К
		181	362	724	1085	1446	1808
0	0	0	0	0	0	0	0
0,227	0,125	-	-	0,451	0,417	0,392	0,37
1,134	0,624	-	-	0,905	0,802	0,72	0,649
2,267	1,247	1,473	1,291	1,079	0,933	0,814	0,707
4,535	2,494	1,938	1,859	1,321	1,076	0,861	0,646
6,802	3,741	2,253	1,889	1,435	1,085	0,743	0,257
7,097	3,903	-	-	-	-	-	0,067
9,069	4,988	2,488	2,044	1,472	0,997	0,4	-
9,75	5,3625	-	-	-	-	0,089	-
11,337	6,235	2,671	2,15	1,451	0,799	-	-
13,604	7,482	2,815	2,216	1,375	0,362	-	-
14,058	7,732	-	-	-	0,11	-	-
15,871	8,729	2,929	2,249	1,24	-	-	-
18,139	9,976	3,016	2,253	1,025	-	-	-
20,406	11,223	3,081	2,229	0,664	-	-	-
21,54	11,847	-	-	0,3	-	-	-
22,674	12,47	3,125	2,177	-	-	-	-
24,941	13,718	3,151	2,096	-	-	-	-
27,208	14,965	3,158	1,985	-	-	-	-
29,476	16,212	3,148	1,836	-	-	-	-
31,743	17,459	3,121	1,643	-	-	-	-
34,01	18,706	3,076	1,386	-	-	-	-
36,278	19,953	3,014	1,018	-	-	-	-
38,545	21,2	2,933	0,229	-	-	-	-
40,812	22,447	2,832	-	-	-	-	-
43,08	23,694	2,709	-	-	-	-	-
45,347	24,941	2,56	-	-	-	-	-
47,614	26,188	2,383	-	-	-	-	-
52,149	28,682	1,905	-	-	-	-	-
54,416	30,076	1,569	-	-	-	-	-
57,817	31,8	0,731	-	-	-	-	-
58,384	0,439	0,439	-	-	-	-	-

 

Таблица 7 - данные для построения изотермических линий (условия: q = 3000 Вт, V_св = 0,55 см/с)

t, с	х, см	ДТ, К
		181	362	724	1085	1446	1808
0	0	0	0	0	0	0	0
0,227	0,125	0,487	0,432	0,37	0,328	0,294	0,265
0,68	0,374	-	-	-	-	-	0,298
0,907	0,499	-	-	-	-	0,374	-
1,134	0,624	1,011	0,848	0,646	0,492	-	0,226
1,428	0,785	-	-	-	-	-	0,092
1,587	0,873	-	-	-	-	0,307	-
2,041	1,123	-	-	-	-	0,179	-
2,222	1,222	-	-	-	-	0,036	-
2,267	1,247	1,225	0,999	0,704	0,449	-	-
3,061	1,684	-	-	-	0,326	-	-
3,174	1,746	-	-	-	0,299	-	-
3,401	1,871	-	-	0,702	-	-	-
3,514	1,933	-		-	0,179	-	-
4,535	2,494	1,555	1,189	0,639	-	-	-
5,668	3,117	-	-	0,508	-	-	-
6,802	3,741	1,152	1,249	0,226	-	-	-
7,029	3,866	-	-	0,061		-	-
9,069	4,988	1,875	1,226	-	-	-	-
11,337	6,235	1,947	1,13	-	-	-	-
13,604	7,482	1,978	0,946	-	-	-	-
15,871	8,729	1,974	0,612	-	-	-	-
17,005	9,353	-	0,255	-	-	-	-
18,139	9,976	1,936	-	-	-	-	-
20,406	11,223	1,863	-	-	-	-	-
22,674	12,47	1,755	-	-	-	-	-
24,941	13,718	1,603	-	-	-	-	-
27,647	14,965	1,395	-	-	-	-	-
29,476	16,212	1,102	-	-	-	-	-
31,743	17,459	0,612	-	-	-	-	-
32,65	17,958	0,095	-	-	-	-	-

 

 

Построение графика максимальных температур

 

Определение координат точек графика максимальных температур осуществляется по графику изотермических циклов [1]. Данные необходимые для построения графика максимальных температур приведены в таблице 8. График представлен на рисунке 3.

 

1,2…6 - номера изотермических линий, построенных при условиях: q = 4800 Вт, V_св = 0,55 см/с; 1’, 2’… 6’ - номера изотермических линий, построенных при условиях: q = 4800 Вт, V_св = 0,35 см/с; 1’’, 2’’… 6’’ - номера изотермических линий, построенных при условиях: q = 3000 Вт, V_св = 0,55 см/с

Рисунок 2 - графики изотермических циклов

 

Таблица 8 - данные для построения графика максимальных температур

ДТ, К	∞	798	297,6	137,1	68,1	35,3	17,8
у, см	0	0,934	1,948	2,922	3,896	4,87	5,844
№ кривой на графике изотермических линий	1	2	3	4	5	6	7

 

1,2…6 - точки для построения графика максимальный температур

Рисунок 3 - график максимальных температур

 

Определение параметров сварочной ванны аналитическим и графическим способом