47295 IMG
00 (12)

Pole temperatur w spawanym złączu można wyznaczać doświadczalnie lub teoretycznie na podstawie obliczeń. Jednakże złożoność zjawisk przepływu ciepła w elementach spawanych sprawia, że w algorytmach przyjmowanych do obliczeń stosuje się szereg założeń upraszczających. Dotyczy to w szczególności modeli analitycznych, w których rozpatruje się uproszczone modele ciał i źródeł ciepła oraz przyjmuje stałe wartości parametrów termicznych. Dokładniejsze rozwiązania uzyskiwane są dla modeli opartych na metodzie elementów skończonych.

W modelach analitycznych przyjmuje się, że proces przepływu ciepła w dowolnym punkcie analizowanego ciała i w określonym momencie czasu spełnia równanie różniczkowe:

dT

8t

X (d²T d²T

—--7- +-T +

(3.2)

gdzie:

Pi

T -

t

x,y,z -

współczynnik przewodzenia ciepła,

ciepło właściwe,

gęstość,

temperatura,

czas,

współrzędne analizowanego punktu.

Do obliczenia rozkładów temperatur przyjmuje się najczęściej następujące schematy obliczeniowe:

-    ciało masywne spawane ruchomym, punktowym źródłem ciepła,

-    ciało masywne spawane szybkim, punktowym źródłem ciepła,

-    płyta spawana ruchomym, punktowym źródłem ciepła,

-    płyta spawana szybkim, punktowym źródłem ciepła,

-    cienka płyta spawana ruchomym, liniowym źródłem ciepła,

-    cienka płyta spawana szybkim, liniowym źródłem ciepła.

Ciało masywne jest to model ciała nieskończenie rozbudowanego w kierunku osi Ox i Oy, o skończonym wymiarze w kierunku osi Oz. Ciepło doprowadzane jest do jednej powierzchni ograniczającej z = 0. Strumień ciepła wytworzony w ciele masywnym ma charakter przestrzenny. Modelowi temu odpowiada w rzeczywistości blacha o grubości większej od 25 mm.

Płyta to model ciała ograniczonego dwoma płaszczyznami z = 0 i z = ó, o wymiarach nieskończenie rozbudowanych w kierunkach osi 0.v i Oy. Powstały w płycie przestrzenny strumień ciepła jest częściowo zniekształcany powierzchniami ograniczającymi. Modelowi temu odpowiada blacha o grubości od 3 do 25 mm.

Cienka płyta (powłoka) jest to model ciała ograniczonego dwoma płaszczyznami z = 0 i z = 6, ale o nieznacznej grubości. Strumień ciepła występujący w powłoce jest płaski, co wynika z założenia, że ciepło prowadzone jest równomiernie na całej grubości cienkiej płyty. Modelowi takiej płyty odpowiada w rzeczywistości blacha o grubości poniżej 3 mm.

Punktowe źródło ciepła jest to źródło o nieskończenie małej objętości. Przykładem takiego źródła jest łuk elektryczny.

110