Плавление основного металла
Плавление основного металла при сварке осуществляется с целью соединения между собой свариваемых деталей. Идеальным в отношении затрат теплоты представляется такое тепловыделение в источнике, при котором обеспечивается минимальная глубина проплавления сопрягаемых поверхностей, а присадочный металл не используется вовсе или входит в соединение в минимальном объеме. Если не рассматривать диффузионную сварку и пайку, при которых детали нагреваются полностью, и сварку трением, при которой полного плавления металла не достигается, наиболее точно этому идеальному представлению соответствуют высокочастотная сварка и некоторые виды контактной сварки (точечная, шовная, рельефная). В перечисленных способах сварки существенная роль в образовании соединения принадлежит давлению, что позволяет плавить основной металл незначительно. Ограничимся рассмотрением случаев плавления основного металла в способах сварки без применения давления.
|
Таблица 1.4. Типовые структурные схемы преобразования энергии в сварочных процессах (потери энергии не указаны) |
Сложившийся годами термин «сварка давлением» не совсем точен, так как давление в этих процессах - не единственное внешнее воздействие. Однако он общеупотребителен. Давление необходимо всегда, если при сварке отсутствует ванна расплавленного металла и сближение атомов (активация стыкуемых поверхностей) достигается вследствие упругопластического деформирования материала поверхностей. Следует отметить, что и при наличии давления может происходить расплавление металла, например, при термитной сварке с давлением, контактной точечной и шовной сварке с образованием литого ядра, стыковой сварке оплавлением, сварке трением и др.
Весьма желательно, чтобы принцип классификации процессов сварки определялся какими-либо количественными технико-экономическими признаками. Такими признаками могут быть: значения удельных энергий (сварочной єсв или введенной в изделие єи); удельные организационно-экономические затраты на сварку.
Удельные показатели можно подсчитывать отдельно по каждой группе соединений, свариваемых материалов и т. д. Затраты следует относить к так называемой рабочей площади соединения S', которая в случае сварки встык соответствует продольному сечению шва без выпуклости. Для нахлесточных соединений площадь S соответствует сечению меньшего из соединяемых элементов (см. рис. 1.7). Для дуговой сварки в один проход материала толщиной 6 при токе, напряжении и скорости сварки соответственно /, U, v удельная энергия равна
|
UI |
Расчеты удельных энергий єсв и єи показывают, что удельная энергоемкость процесса сварки единицы площади стыка имеет тенденцию к уменьшению при переходе от термических к механическим процессам (рис. 1.8). Удельная энергия єи = ЄсвЛи характеризует также количество переплавленного или разогретого материала на единицу площади сварного шва, а следовательно, и объем активной зоны сварного соединения, в которой произошли существенные изменения состояния материала, деформация соединения и т. д. Этот показатель может быть использован наряду с погонной энергией q/v, где q - эффективная мощность источника энергии Для сварки.
Анализ типовых структурных схем передачи энергии при разных сварочных процессах (табл. 1.4) позволяет обосновать предлагаемую выше классификацию. Например, при дуговой сварке электрическая энергия ЭЛ из сети проходит следующий путь:
