IMG
01 (16)

Liniowe źródło ciepła to źródło, w którym ciepło jest rozmieszczone wzdłuż odcinka linii prostej (ciepło skoncentrowane w objętości prostopadłościanu lub walca o nieskończenie małej podstawie).

Ruchome źródło ciepła to źródło stałej mocy przemieszczające się po powierzchni lub wewnątrz analizowanego ciała ruchem prostoliniowym ze stałą szybkością.

Szybkie źródło ciepła to źródło poruszające się ruchem prostoliniowym ze stałą szybkością zbliżoną do prędkości przepływu ciepła przed przemieszczającym się źródłem ciepła. Obliczenia prowadzi się zwykle przy następujących założeniach:

1.    W czasie całego okresu spawania przyjmuje się stałą moc cieplną łuku elektrycznego.

2.    Rozprzestrzenianie się ciepła w metalu odbywa się zgodnie z prawem Fouriera:

Ilość przewodzonego ciepła dQ w czasie dl przez element powierzchni izotermicznej t/Fjest proporcjonalna do gradientu temperatury dTIdn (X_a jest współczynnikiem proporcjonalności)

dQ = -\^fdFdt    (3.3)

dn

3.    W wypadku ciała masywnego powierzchnia ograniczająca jest powierzchnią adiabatyczną, na której nie występuje wymiana ciepła z otaczającą atmosferą. W wypadku cienkiej płyty wymiana taka zgodnie z prawem Newtona odbywa się na powierzchniach granicznych. Ilość ciepła dQ_k oddawanego przez element powierzchni granicznej dF o temperaturze T do otaczającej atmosfery o temperaturze T₀ w czasie z// jest równa:

(3.4)

dQ_k = a_k(T-T₀)dFdt

gdzie: a_k - współczynnik wymiany ciepła przez unoszenie.

4.    Współczynniki cieplno-fizyczne spawanego materiału, takie jak:

-    współczynnik przewodzenia ciepła X,

-    objętościowa pojemność cieplna cy (c - ciepło właściwe, y - gęstość),

X

-    współczynnik przewodzenia temperatury a = — (jest on stały w danym zakresie temperatur).

5.    Przemiany fazowe i strukturalne metalu odbywają się bez wydzielania i pochłaniania ciepła.

Założenia te, a szczególnie założenie 4 i 5, stanowią jedynie przybliżenie stanu rzeczywistego.

Wzory do obliczenia temperatury T w punkcie r odległym od nieruchomego źródła ciepła po krótkim czasie grzania t są następujące:

(3.5)

(3.6)

20    r^l

-    przedmiot masywny T, =-r^eKpł--)

^{F    (r}’° cy(47ttf0 ^F 4 at

Q    r²

- cienka płyta T, =———exp(—²--b.t)

^H 3    (r"'⁰ 4nXygt ^F 4at    ¹

- P^r?t ^T(r,_t) =

cyF(4at)

O    r²

^    exp(——~b₂t)

1/2

4 at

(3.7)

111