Измерение температур нагрева и скоростей охлаждения

Металла при сварке

Процесс сварки сопровождается вводом тепла в свариваемое изделие и последующим его распространением, в результате которого происходит сначала нагрев, а затем и охлаждение металла изделия. Температура нагрева и скорость охлаждения влияют на структуру сва­риваемого металла и его свойства, а также на напряжённое состояние сварного соединения, а, следовательно, и на его служебные свойства. Поэтому знание термического цикла сварки (рис. 5.6) очень важно, ибо при его анализе можно определить максимальную температуру  нагрева металла, время  нахождения его выше опреде­лённой температуры , а также скорости нагрева иохлаждения: при заданной температуре или в диапазоне тем­ператур.

Для определения указанных величин и построения тер­мического цикла сварки необходимо измерение температуры во времени, то есть динами­ческое измерение указанной величины. Точность такого измерения зависит от методики и оборудования, применяемых во время эксперимента. Очень часто для записи термического цикла используют термопару в качестве измерительного устройства и осциллограф в ка­честве регистрирующего устройства.

Термопара является генераторным датчиком, преобразующим неэлектрическую величину (температуру нагрева) в электрическую (электродвижущую силу). Её изготавливают сваркой двух тонких (обыч­но менее одного миллиметра диаметром) проволок из разнородных ме­таллов или сплавов. При нагреве места сварки (горячего спая) воз­никает термоЭДС, величина которой пропорциональна температуре на­грева спая. Если свободные концы термопары подключить к милливольт­метру, то его стрелка будет отклоняться тем больше, чем выше темпе­ратура. Термопару можно также подключить к осциллографу (или друго­му самопишущему прибору) и записать термический цикл.

Рис. 5.6. Термический цикл нагрева и охлаждения металлапри сварке

Точность измерений температуры в заданной точке зависит от многих факторов, в том числе и от метода закрепления термопары на свариваемой детали. Лучшим способом закрепления считают приварку горячего спая термопары к изделию с помощью конденсаторной сварки.

 Кроме описанного метода, температуру металла можно измерить и другими методами, в частности, бесконтактным – с помощью оптических пирометров. Применяют яркостные, цветовые и радиационные пирометры. Яркостные пирометры (рис. 5.7) определяют температуру тела путём сравнения его свечения со свечением эталонной лампы.

Рис. 5.7. Схема визу­ального яркостного пирометра: 1 – источник

излучения; 2 – телескоп параметра; 3– эталоная лампа накаливания;

4 – фильтр; 5 – объектив; 6 – миллиамперметр; 7 – реостат

Во время измерения температуры тела изменяют температуру нагрева нити накала лампы 3 до тех пор, пока яркость её свечения будет равна яркости свечения нагретого те­ла 1. После этого по показанию миллиамперметра определяют температуру. Цветовые пирометры определяют температуру по цветовому спектру излучения. Оба рассмотренных вида пирометров имеют небольшую чувствительность (диапазон измерения 1000 – 10000 К), но высокую точность.

Наиболее чувствительны (но наи­менее точны) радиационные пирометры, регистрирующие полное излучение тела.

Объектив радиационного пирометра фокусирует наблюдаемое излучение не приёмник (термостолбик), сигнал которого регистрируется прибором, прокалиброванным по излучению абсолютно черного тела. Общим недостатком пирометрического измерения температуры яв­ляется его инерционность. Поэтому пирометрами можно измерять тем­пературу тела, находящегося в тепловом равновесии.