Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







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.

 
 

Типовой баланс энергии процесса сварки. Для количественной оценки процессов передачи и термодинамического преобразования энергии при разных видах сварки необходимо наметить обобщенную схему баланса энергии. Такая схема включает следующие основные ступени передачи энергии (рис. 1.6): сеть питания; источник энергии для сварки или трансформатор энергии ТЭ; носитель энергии - инструмент, передающий энергию от трансформатора к зоне сварки (резки или напыления), и изделие - зона сварки (стык соединяемых изделий).



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:

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

eсв и вспомогательные операции eвсп, необходимые для обеспечения сварки, например на вакуумирование;

eвх - энергия на входе трансформатора энергии ТЭ;

П1 - потери энергии в трансформаторе;

eвых или eсв - энергия на выходе ТЭ, передаваемая источником инструменту, вводящему ее затем в зону сварки:

eвых = eвх 1;

П2 - потери при передаче энергии к изделию;

eи - энергия, введенная в изделие;

eи = eсв –П2;

П3 - потери энергии на теплопроводность в изделие;

eст - энергия, аккумулированная в зоне стыка:

eст = eи –(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:

hи = eи /eсв , ht = ecт /eи .

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

hтд = ecт /eсв .

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 ecт , необходимой в зоне сварки Для выполнения данного соединения, к требуемой энер­гии источника на выходе трансформатора ТЭ. Удельная энергия ecт 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 eи и энергииeр ,необходимой для разрушения полученного соединения. Отношение этих пока­зателей будет приближенно характеризовать некоторый физический к. п. д. процесса соединения материалов:

hф = eр /eи .

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









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


©2015- 2019 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.