焊接物理冶金_第二章 焊接传热.pptVIP

* 1.4 焊接热循环 weld thermal cycle 焊接热循环的主要参数 加热速度 加热的最高温度 在相变温度以上的停留时间 冷却速度或冷却时间 焊接热循环的参数 * 1.4 焊接热循环 weld thermal cycle 焊接热循环的主要参数 加热速度 加热速度受许多因素影响： 不同的焊接方法 不同的被焊金属 不同厚度 不同焊接热输入等 加热速度方面的研究还不够充分 特别是新工艺、如真空电子束焊接等数据很缺乏 * 1.4 焊接热循环 weld thermal cycle 焊接热循环的主要参数 加热的最高温度 据焊缝远近不同的各点，加热的最高温度不同 * 1.4 焊接热循环 weld thermal cycle 焊接热循环的主要参数 在相变温度以上的停留时间 * 1.4 焊接热循环 weld thermal cycle 焊接热循环的主要参数 冷却速度或冷却时间—决定热影响区组织性能 指焊件上某点热循环的冷却过程中某一瞬时温度的冷却速度 为了便于测量和分析比较，采用800～500oC的冷却时间来代替瞬时冷却速度，因为这一温度区间是相变的主要温度范围 * 1.4 焊接热循环 weld thermal cycle 焊接热循环的主要参数 冷却时间 从800oC冷却到500oC时所用时间 碳钢、不易淬火的低合金钢 从800oC冷却到300oC时所用时间 易淬火的低合金钢(马氏体相变点300oC左右) 从高温冷却到100oC时所用时间 扩散氢 * 1.4 焊接热循环 weld thermal cycle 焊接热循环的影响因素 距离 焊接方法 多层焊 距焊缝距离变近 * 1.4 焊接热循环 weld thermal cycle 焊接热循环的影响因素 距离 焊接方法 多层焊 不同焊接方法的焊接热循环 1-手弧焊 2-埋弧焊 3-电渣焊 * 1.4 焊接热循环 weld thermal cycle 焊接热循环的影响因素 距离 焊接方法 多层焊 短道多层焊接热循环 温度场基本概念 不稳定温度场：温度场不仅在空间上变化，并且也随时间变化的温度场： 稳定温度场： 不随时间而变的温度场（即温度只是坐标的函数）： 等温面：空间具有相同温度点的组合面。 等温线：某个特殊平面与等温面相截的交线。 温度梯度：对于一定温度场，沿等温面或等温线某法线方向的温度变化率。温度梯度越大，图形上反映为等温面（或等温线）越密集。 上式表示给定点的温度变化速度同拉普拉斯运算符成比例，换言之，在某时刻t，物体上给定点（x,y,z）附近的温度分布越不均匀，则该点的温度变化越快。导热的结果，温度不均匀性将逐渐减小，温度变化速度也要降低。 热传导基本方程 三维傅里叶热传导微分方程为： 式中: —— 导温系数， ； —— 拉普拉斯运算符号。 二维传热： 一维传热： 对具体热场用上述微分方程进行求解时，需要根据具体问题给出导热体的初始条件与边界条件。 初始条件： 初始条件是指物体开始导热时（即 t = 0 时）的瞬时温度分布。 边界条件： 边界条件是指导热体表面与周围介质间的热交换情况。 第三类边界条件： 给出物体周围介质温度以及物体表面与周围介质的换热系数 第二类边界条件： 给出通过物体表面的比热流随时间的变化关系 第一类边界条件： 给定物体表面温度随时间的变化关系 常见的边界条件有三类： 第三类边界条件最为常见。 温度场的求解方法 解析法 数值方法 解析法 解析法是直接应用现有的数学理论和定律去推导和演绎数学方程（或模型），得到用函数形式表示的解，也就是解析解。 优点：物理概念及逻辑推理清楚，解的函数表达式能够清楚地表达温度场的各种影响因素，有利于直观分析各参数变化对温度高低的影响。 缺点：通常需要采用多种简化假设，而这些假设往往并不适合实际情况，这就使解的精确程度受到不同程度的影响。 数值方法 数值方法又叫数值分析法，是用计算机程序来求解数学模型的近似解（数值解），又称为数值模拟或计算机模拟。 差分法: 差分法是把原来求解物体内随空间、时间连续分布的温度问题，转化为求在时间域和空间域内有限个离散点的温度值问题，再用这些离散点上的温度值去逼近连续的温度分布。差分法的解题基础是用差商来代替微商，这样就将热传导微分方程转换为以节点温度为未知量的线性代数方程组，得到各节点的数值解。 数值方法 有限元法：根据变分原理来求解热传导问题微分方程的一种数值计算方法。 解题步骤：先将连续求解域分割为有限个