a) Chế tạo chi tiết b) Chế tạo cụm chi tiết c) Chế tạo phõn đoạn phẳng d) Chế tạo phõn đoạn khố
2.8.3.2. Lựa chọn điều kiện biờn.
Điều kiện biờn của quỏ trỡnh hàn phải mụ tả được định luật về sự tương tỏc của
bề mặt vật liệu cơ bản với mụi trường xung quanh. Trong cỏc trường hợp của chỳng ta,
cú ba loại điều kiện biờn luụn luụn được quan tõm, theo [18] đú là:
- Nhiệt độ bề mặt quy định.
- Mật độ nguồn nhiệt quy định phõn bố trờn bề mặt là hàm của thời gian.
- Mật độ nguồn nhiệt quy định phõn bố trờn bề mặt là hàm của nhiệt độ bề mặt và nhiệt độ xung quanh.
Loại điều kiện biờn thứ nhất được thể hiện trờn hỡnh 2.4a. Loại điều kiện này
khụng quan tõm đến sự phõn bố nhiệt độ bờn trong vật liệu cơ bản. Cỏc nỳt thuộc cỏc
bề mặt bắt buộc phải cú nhiệt độ là TS. Loại điều kiện này cú vẽ khụng phự hợp với đối tượng nghiờn cứu cũng như yờu cầu của chỳng ta. Vỡ loại này chỉ phự hợp với quỏ
Hỡnh 2.4. Ba loại điều kiện biờn được sử dụng
trong quan hệ truyền nhiệt hàn.
a, điều kiện nhiệt độ bề mặt quy định;
b, điều kiện mật độ nguồn nhiệt quy định;
trỡnh hàn dưới nước, khi hầu hết bề mặt tấm kim loại cơ bản cú nhiệt độ bằng với nhiệt độ của mụi trường nước xung quanh.
Loại điều kiện thứ hai là dũng nhiệt bắt buộc phải đi qua bề mặt vật liệu cơ bản, được thể hiện trờn hỡnh 2.4b. Điều kiện này bắt buộc cỏc tiếp tuyến với nhiệt phõn bố
tại bề mặt phải cú giỏ trị cụ thể. Giỏ trị này bất biến với sự phõn bố nhiệt độ bờn trong vật liệu cơ bản. Cú thể vớ dụ cho loại điều kiện này là một nguồn nhiệt phõn bố trờn nhiều phần của bề mặt. Trường hợp đặc biệt của loại điều kiện này là điều kiện biờn
đoạn nhiệt. Biờn đoạn nhiệt được sử dụng rộng rói, đặc biệt trong cỏc tiếp cận phõn tớch đơn giản húa. Sử dụng loại điều kiện biờn này là sự xấp xỉ hợp lý nếu đường đẳng
nhiệt hơn hoặc kộm vuụng gúc với bề mặt đang xột 0
S
n
T .
Loại điều kiện biờn thứ ba cũn được gọi là định luật Newton về gia nhiệt và hạ
nhiệt, được thể hiện trờn hỡnh 2.4c. Với loại này, cỏc tiếp tuyến với nhiệt phõn bố trờn bề mặt bắt buộc phải giao nhau tại một khoảng cỏch cụ thể từ bề mặt. Điều này cú thể
giải thớch bằng cỏch sử dụng Định luật Fourier về độ dẫn nhiệt. Và cú thể biểu diễn
hỡnh 2.4 bằng cụng thức toỏn học như sau:
T T0n n T S S (2.9)
Định luật Newton cũng cụng nhận rằng mật độ nguồn nhiệt trờn bề mặt vật liệu cơ bản tương ứng với sự khỏc nhau giữa nhiệt độ bề mặt TS và nhiệt độ xung quanh thụng qua hệ số trao đổi nhiệt α . Hệ số này cú thể được biểu thị là tổng nhiệt đối lưu
αc, bức xạ nhiệt αrvà cỏc hệ số truyền nhiệt.
Giỏ trị của αc cho điều kiện trao đổi nhiệt đa dạng và vật liệu cú thể tỡm thấy
trong cỏc tài liệu tham khảo, đặc biệt trong thư viện của phần mềm Ansys. Trong khi
đú, hệ số truyền nhiệt bức xạ thỡ khụng được thể hiện, nhưng chỳng ta cú thể tớnh toỏn
theo cụng thức: 2 0 2 0 T T T T C S S r (2.10)