Determinarea sudura cu arc electric capacitate termică eficientă, platforma de conținut

Ministerul Educației și Științei

Universitatea de Stat din Volgograd de arhitectură și inginerie civilă

DETERMINAREA EFICIENTĂ PUTERE TERMICĂ SUDURA ELECTRICE

Determinarea capacității termice eficiente de sudura cu arc electric: linii directoare pentru activitatea de laborator № 1 la disciplina „Procese termice in sudura“ / Comp. ; VolgGASU. - Volgograd, 201C.

Lucrarea prezintă partea teoretică a procedurii experimentale pentru determinarea capacității de căldură efectivă a consumabil și fără sudură - electrod fuzibil și oferă, de asemenea, probleme de control și cerințele față de conținutul raportului.

Learning și mastering proceduri experimentale pentru determinarea capacității calorice efective a electrozilor de sudură consumabile și neconsumabile.

1) Pentru a studia partea teoretică și metodele de lucru.

2) Anunț echipamentului utilizat în efectuarea secundar Labora-lucrare.

3) Se efectuează o surfacing cu role urmat proba de calorimetrie ob.

4) Trimite un mesaj pentru valorile experimentale de exploatare de masă curent, tensiunea-TION, timpul de sudare, timpul de transport al probelor în calorimetru și altele.

5) Se determină eficiența eficientă în timpul sudarea prin topire cu electrozi consumabili și neconsumabile.

6) Crearea raportul și concluziile lucrărilor efectuate.

3. TEORIA

3.1. Bazele echilibrului termic al arcului

Căldura eliberată de către sursa de căldură de sudură este proiectat pentru a topi metalul și metalul de umplere pentru a asigura o legătură între suprafețele sudabile. Doar o parte din energia consumată în timpul sudării, este introdus în metal, din cauza pierderilor de căldură pentru vaporizarea metalului, încălzirea sau scorii gazul de protecție și altele.

Capacitatea termică efectivă este cantitatea de aport de căldură de sudare sursă de căldură în metal pe unitatea de timp.

putere termică completă generată de o sursă de căldură în sudarea prin topire cu arc electric, poate fi determinată în mod obișnuit prin

unde, Ua - în consecință, curentul și tensiunea la arc.

Conform acestei scheme, în regiunea arcului exprimat căderea de tensiune clar observată localizată în apropierea electrozilor, și o cădere de tensiune-ing liniar în coloană. Comparativ cu lungimea totală a arcurilor și (rasa-distanta - dintre electrozii), dimensiunile liniare ale zonelor de electrozi sunt mici. Astfel, mărimea regiunii catod de circa 10 „, 5 cm, dimensiune ceva mai mare din regiunea anodului.

La arderea arcului electric pe electrozii sunt văzuți incandescent activ toe-in - catod si anod. Partea centrală a arcului, situată între ka-todnoy și regiunea anodului se numește coloana arc. Diagrama schematică a distribuției căderii de tensiune în arcul prezentat în Fig.1.

Simplist putem presupune că scăderea totală de tensiune în arc de Ua este definită de trei componente: căderea de tensiune la catod din Marea Britanie, PA-

Luați în considerare ceea ce constituie parohie și consumul de energie în zonele --electrode prielek și în coloana cu arc.

energia este transmisă la catod bombarding ionii săi. Cu toate acestea, o parte din energia termică totală merge catod, adică. E. Consumate prin energia potențială-ing, care este purtat de electroni în coloana de arc (funcția lor de lucru a metalului) și o energie cinetică corespunzătoare temperatura T a coloanei de plasmă.

În general, căldura (energia) emisă în regiunea catod, se consumă pe emisia de electroni pentru încălzirea, topirea și evaporarea materialului catodului precum și radiație termică (radiații).

Apoi ecuația de bilanț energetic la catod ar fi:

în cazul în care IUK - energia totală care vine la catod;

# 966; - ieșirea de lucru (emisii) de electroni din metal catod;

2 kT - energia cinetică a electronilor.

Energia a raportat electroni anodice. Componentele sale sunt: ​​energia cinetică a electronilor au primit accelerație IUk când trecatorii Denia prin regiunea anodului (adică la energia în regiunea anodului transportă numai electroni Xia ..); funcția de lucru a energiei # 966;, luat când ENTREE Denia-electroni la anod; energia cinetică a electronilor 2 kT.

În general, căldura (energia) emisă în regiunea anodului, este consumată pentru încălzirea, topirea și vaporizarea materialului anodului, precum și radiație termică (radiații).

Apoi ecuația de bilanț energetic la anod va fi următoarea:

qa = IUA + ((# 966; + 2KT) L • (4)

Energia eliberată de putere în coloana de arc (= qc IUC), într-o primă aproximație nu este afectată de anod și catod, deși cu siguranță, o parte din această energie este transmisă acestora, de exemplu, radiații care acționează în toate direcțiile. Cu toate acestea, acest flux de energie este compensat de jeturi de vapori de emisi din regiunile apropiate de electrod din coloana de arc și zona înconjurătoare.

Astfel, sudarea cu electrod consumabil util puternic Stu este qa, un Qk și qc (cu polaritate pozitivă) nu este implicat în încălzirea metalului. Eficiența sudare surse de căldură (proces de încălzire Delia arc) se caracterizează printr-o eficiență efectivă a sursei de căldură T) și> care este raportul dintre efective q capacității calorice și a arcului la totala arc putere qa (care este determinată de calorimetrică - rirovaniya). Apoi, eficiența efectivă a sursei de căldură pentru electrod sudura Yevhen Neplyakh-vyaschimsya # 951; „u este egal cu:

La sudarea „putere consumabil încălzire electrod pentru funcționare pe încălzire a catodului QK pătrunde metalul sudat împreună cu picăturile de metal topit-TION, astfel încât eficiența acestei metode de sudare este mai mare decât electrodul consumabil sudare:

Evident, formulele (5) și (6), foarte aproximative, t. K. Nu considerare pentru multe dintre condițiile de proces tehnologic.

Raportul inutil pierdut prin căldură depinde de procesul de sudare: arc imersat sudura este de 5-20%, pentru sudare manuală cu arc electrozi plavyashimisya în funcție de calitatea acoperirii, compoziția etc. raportul de pierdere poate ajunge la 25-35%, în timp ce .. casa de sudură electrică capacitate termică eficientă nonconsumable este chiar mai mică și proporția de pierdere poate dos TIGA 50%.

La sudarea cu electrod consumabil capacitatea efectivă de căldură depinde puțin de natura curentului, polaritatea și magnitudinea curentului de sudare, dar este în creștere semnificativă la densitatea de curent scade la electrozi. La sudarea manuala si consumabile neconsumabil lovaya electrod-putere efectivă scade asul cu creșterea lungimii arcului și cu penetrare-cutelor a crescut în baia de metal topit printr-un lichenie corespunzător-Uwe sau reduce pierderile de căldură în mediul înconjurător.

3.2 Metode experimentale de determinare a capacității termice eficiente a arcului electric

Datorită valorilor de incertitudine care constituie pierderea de energie în timpul sudării, efectiv rezultatul estimat determinarea puterii dă eroare semnificativă. Prin urmare, se determină în mod convențional utilizând eficiență-eficacitate TIVE:

unde # 951; u - eficiența efectivă a sursei de căldură (sudarea prin topire), sudura țăruș căldură Sursa de căldură Caracteristici-rizuyuschy introdus în metalul de bază.

Valoarea estimată a eficienței efective pentru diferite condiții de sudare cu experiență în prezent de alte numeroase estimate de putere efectivă. Modul clasic de a determina capacitatea termică efectivă a sursei de alimentare este considerată metoda de calorii-metrice definiție. *

Această metodă constă în faptul că proba pregătită în prealabil, la un anumit electrod consumabil modul talonului, după
proba a fost scufundat într-un calorimetru (Figura 2.) - un dispozitiv special, po-

1 - peretele interior; 2 - exterior; 3 - partea superioară;

4 - capac; 5 - Termometru; 6 - motor mixer;

7 - lipirea sârmă; 8 - unitatea de control.

Fig. 2. Diagrama schematică a dispozitivului calorimetru.

De obicei, acest vas se face cu dublu sau triplu perete kami în interiorul căruia umplut cu apă sau alt lichid cu un anumit-loemkostyu asul (situată între pereții vasului aerul SNI-zhaet considerabil apa de căldură cu mediul înconjurător). Calorimetrului ziduri triple între puțul exterior și de mijloc este umplut cu apă, o temperatură co-Torah egală cu temperatura apei din calori, ceea ce reduce și mai mult loobmen-mediu tep!

Expresia de calcul a capacității termice eficiente a XYZ arcului de sudură electrică este derivată din ecuația de bilanț termic:

unde tr - timpul de stingere a arcului electric (sudare), [c];

Q - căldura introdusă în sursa de încălzire în timpul probei arcului electric, IDzh] sau [cal] 1 cal - 4,1868Dzh;

QK - căldura obținută din calorimetrului probei, tiroida]; qa - componenta termică a diferenței în conținutul de căldură al probei înainte și după experiment, IDzh] \

Qn - căldura consumată pentru vaporizarea prin imersarea probei în calorimetrului (J \,

QT - energia termică pierdută în mediu în timpul încălzirii și al transferului probei datorită schimbului de căldură cu mediul înconjurător (convecției și diacil-ra), | J].

Se încălzește qk, obținută din calorimetru probei, este dată de:

Qk = GecB (TK-TH) + A (TK-TH), (9)

în care gb - greutatea apei în calorimetrului [kg] \

St - căldura specifică a apei, este egal cu 4180 Jouli / kg-grade \ Ts, Tc - respectiv temperatura inițială și finală a apei în calorii calorimetrului, înainte și după experiment, [° C]; A - calorimetru constantă (în mare parte determinată

experimental pentru fiecare calorimetru) [J / deg]. qa căldură, diferența de componenta conținutul de căldură al probei înainte și după experiment (care determină alimentarea cu căldură a stat plin de energie internă a eșantionului) este determinată prin formula:

proba greutate după experiment, [kg];

căldura specifică a eșantionului (pentru oțelul moale CoC-perma- 520Dzh / kg • deg); T0 - temperatura eșantionului înainte de experiment, egală cu temperatura mediului ambiant, [° C].

La determinarea căldurii Qn, consumate pe vaporizarea-nai mare dificultate este determinarea greutății de apă evaporată. Pentru a simplifica calculul căldurii consumate pentru vaporizarea poate vospol-apel tabelul 1.

Pierderea de căldură pentru transferul de căldură către mediul definiției eșantionului, definită ca funcție a conținutului său instantaneu de căldură în timpul sudării:

Coeficientul de reflexie temperaturootdachi CP5 de căldură

a mediului prin suprafața plachetă (proba), [J / ° C]; și - coeficientul de suprafață totală de transfer de căldură al eșantionului (pentru MA-louglerodistoy deveni = 0,001 cal / cm [i] • c - grad);

Fri - proba capacitate de căldură de metal (pentru ușoară

Oțel cf. = 1,3 cal / cm [ii]. grade);

# 948; - grosimea probei [cm].

Pierderile de căldură în mediul înconjurător apar și în timpul probelor de re-nazale din zona de sudură la calorimetrului. Dimensiunea lor poate fi determinată printr-o formulă simplificată:

unde tn - transfer de probă timp în calorimetrului, [c].

Pierderile totale de căldură în schimbul de căldură cu mediul ambiant al definiției eșantionului, divizarea valorii acestor două componente:

După determinarea tuturor componentelor, eficiente termic cardinality-Ness poate fi determinată din expresia:

Apoi, eficiența efectivă a sursei de căldură expertiză specifică (sudură od-ba) poate fi determinată din expresia:

eficiența efectivă arată eficiența termică a energiei arcului (sursa de căldură) pentru diferite metode de sudare. Cel mai gîtului a eficienței efective a sursei de căldură se realizează atunci când scufundat sudare cu arc, unde 7] „= 0,80-0,95.

4. METODE DE LUCRU ȘI REZULTATELE DE ♦

1) Înainte de punerea în aplicare a muncii le va învăța partea teoretică.

2) Lucrarea se face într-un laborator, care include: un aparat de sudura pentru sudare manuală cu arc electric cu electrod consumabil și neconsumabil, o masă de sudură; calorimetru, cântare, termometru, cronometru.

3) Experimentele au fost efectuate pe probe de dimensiuni ușoare din oțel (6-10) x (40-60) x (150-200) mm.

4) Eșantionul este plasat pe desktop-ul într-un mod care este convenabil să ia o mostră de forcepsului. Calorimetru este situat cât mai aproape posibil de ceea ce masa de Rabo.

5) Se efectuează fără penetrare la suprafață printr-o largă roll-on o parte a presei de probă în ea de-a lungul laturilor sale majore, începând și terminând la picioare cursele 15. 20 mm de la margine. Timpul de sudare (sudare) continuu secunde-mer până la 0.1s și înregistrate în tabelul 2.

6) Se ia o probă de masă cu forcepsul și, eventual, cât mai mult posibil, a pus rapid în calorimetru. Timpul de transfer pentru a capta până la

7) Turn mixer și se amestecă cu apă timp de 2-3 minute.

8) După 2-3 minute, temperatura apei, măsurată cu un termometru cu o precizie de 0.02 - 0.05 ° C Valorile înregistrării inițiale și finale de temperatură la masă.

9) În procesul de realizare a experimentelor pentru a monitoriza magnitudinea curentului de sudare și de tensiune, stabilirea valorii lor medie în tabel.

10) Se efectuează calculul echilibrului termic și eficiența efectivă a sursei de căldură pentru sudarea cu electrozi consumabili și neconsumabile. Rezultatele obținute sunt prezentate în tabelul 3.

1) Se acoperă foaie.

3) cădere de tensiune a circuitului de distribuție Figura în arc.

4) Formulele și rezultatele calculului echilibrului termic și a eficienței tive eficienței sursă de căldură pentru sudarea cu electrozi consumabili și neconsumabile.

5) Rezultatele inițiale și finale de calcul a datelor înregistrate în tabelele 2 și 3.

6) Concluziile lucrărilor efectuate.

6. LISTA DE VERIFICARE

1) Ceea ce se numește eficientă sursă de energie termică?

2) Care este capacitatea termică totală a sursei de căldură?

3) Care sunt componentele dezvoltă o cădere de tensiune în arc?

4) Ce este inclus în parohie și consumul de energie în regiunea catod?

5) Ce este inclus în parohie și consumul de energie în regiunea anodului?

6) Care este eficiența efectivă a sursei de căldură pentru diferite tipuri de sudura?

7) De ce este sursa KI1D eficientă pentru sudarea cu electrod consumabil mai mare decât pentru sudarea cu arc electric?

8) Care este scopul și modul în care calorimetru?

9) Lista componentele ecuației de echilibru termic?

10) Care sunt temperatura și timpul trebuie să știți pentru a calcula echilibrul termic cu punct de fierbere componentă?

11) Care este raportul temperaturootdachi?

12) Lista cu echipament tehnic, instrumente, instrumente și materiale req-Sary pentru acest laborator.

1. Teoria proceselor de sudare / ed. - M. Școala Superioară, cu 1988.-559.

2. Procese de sudare tumar. - M. Școala Superioară, 1977.-389 cu.

3. Hrenov de sudare de proces-bufnițe. - Kiev: Liceu, 19c.

4. procese Makhnenko în sudare / sudare în URSS: ano-poreclei, volumul 2 - M. Știința, 1981, 494 p.

5. Volchenko proceselor de sudare a energiei. - avtoconstructii Moscova, 19c.

6. procese Rykalin de căldură în sudură. - M. Mashgiz, 1954.-296 cu.