Сварка - это процесс получения монолитного соединения материалов за счет введения и термодинамического необратимого преобразования энергии и вещества в месте соединения.

Склеивание, цементирование и другие соединительные процессы, обеспечивающие монолитность соединения, в отличие от сварки и пайки, как правило, не требуют введения энергии. Они реализуются обычно за счет введения и преобразования вещества (клея, цемента и т. д.) - рис. 1.5.

Рис. 1.5. Схема получения монолитного соединения при сварке, пайке и склеивании

Кроме самого общего, термодинамического, возможны и другие определения сварки. Например, сварка - как технологический процесс создания сварных конструкций или - как металлургический процесс и т. д. Однако именно энергия и пути ее преобразования, являются доминирующими факторами, определяющими характер процесса сварки как физико-химического явления.

Рассмотрение термодинамической структуры процессов сварки (см. рис. 1.4.) позволяет классифицировать их по виду введенной энергии на термические Т, термомеханические ТМ и механические М процессы.

Пользуясь первым началом термодинамики, можно подсчитать изменение внутренней энергии dU системы соеди­няемых элементов, теоретически необходимое для образования монолитного соединения при конкретных условиях: источнике энергии, материале изделий, конструкции соединения и т. д.

Здесь энергия E может быть выражена в джоулях, но удобнее использовать удельную энергию e дж/м², определяемую в расчете на единицу площади соединения (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Схема выбора рабочей площади S для расчета удельной энергии сварки стыковых (а),

нахлесточных (б) и крестообразных (в) соединений

Обозначение удельной энергии на различных стадиях ее преобразования в схеме баланса принято следующим:

e_уст - энергия, получаемая сварочной установкой от сети питания; она может использоваться непосредственно на сварку

e _св и вспомогательные операции e _всп, необходимые для обеспечения сварки, например на вакуумирование;

e _вх - энергия на входе трансформатора энергии ТЭ;

П₁ - потери энергии в трансформаторе;

e _вых или e _св - энергия на выходе ТЭ, передаваемая источником инструменту, вводящему ее затем в зону сварки:

e_вых = e_вх -П₁;

П₂ - потери при передаче энергии к изделию;

e _и - энергия, введенная в изделие;

e_и = e_св –П₂;

П₃ - потери энергии на теплопроводность в изделие;

e_ст - энергия, аккумулированная в зоне стыка:

e_ст = e_и –(П₃ + П₄);

П₄ - потеря уноса (с испарившимся или выплавленным ма­териалом).

Потери уноса характерны главным образом для резки,номогут иметь место и при высокоинтенсивных процессах лучевой сварки.

Отдельные элементы в схеме передачи энергии в зависимости от вида процесса могут существенно измениться и даже отсут­ствовать совсем. Например, носителем энергии (инструментом) в термических процессах является луч, дуга или пламя, а при кон­тактной сварке - сам нагретый металл в зоне контакта.

Каждая ступень передачи энергии от источника к изделию может иметь свой коэффициент полезного действия. Из теории распространения теплоты при сварке известны эффективный и термический к.п.д. процесса, которые в обозна­чениях данной схемы выражаются следующим образом:

h_и = e_и / e_св, h_t = e_cт / e_и.

Кроме того, по мере накопления данных по энергетическому анализу всех процессов сварки в дальнейшем целесообразно ввести термодинамический к. п. д. процесса:

h_тд = e_cт / e_св .

Этот к.п.д. по форме аналогичен к.п.д. процесса проплавления (напри­мер, при дуговой сварке листов), однако он имеет здесь более общий характер, так как показывает отношение минимальной удельной энергии e_cт , необходимой в зоне сварки Для выполнения данного соединения, к требуемой энер­гии источника на выходе трансформатора ТЭ. Удельная энергия e_cт дж/м²,соответствует в данном случае изменению энергосодержания dH зоны стыка, отнесенному к площади получаемого за счет этой энергии соединения.

Представляет интерес также сравнение введенной энергии e_и и энергии e_р , необходимой для разрушения полученного соединения. Отношение этих пока­зателей будет приближенно характеризовать некоторый физический к. п. д. процесса соединения материалов:

h_ф = e_р / e_и.

В связи с изложенным, целесообразно сравнивать по вводимой энергию все существующие процессы сварки. Этот критерий поможет выявить общие физические закономерности, связывающие их между собой.

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: