СВАРКА И СВАРИВАЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Обобщенный баланс энергии
Обобщенный баланс необходим для количественной оценки передачи и преобразования энергии при разных видах сварочных процессов. Баланс включает следующие основные ступени передачи энергии (рис. 1.4): сеть питания; источник энергии для сварки или трансформатор энергии ТЭ; носитель энергии — инструмент, передающий энергию от трансформатора к зоне сварки (резки или напыления); изделие — стык соединяемых изделий.
В балансе удобно использовать удельную энергию е, Дж/м2, определяемую в расчете на единицу площади стыка.
Энергия, получаемая сварочной установкой от сети питания (євх), может быть использована непосредственно на сварку (єсв) и на вспомогательные операции (еВсп). Примерный анализ затрат энергии на собственно сварочные и вспомогательные операции показан на рис. 1.5.
На выходе ТЭ энергия передается источником инструменту, вводящему ее затем в зону сварки. С учетом потерь Пі в ТЭ энергия Єсв составит
Єс8 = ееых = єах Пі.
|
Сеть |
|
[4,-1 |
|
L |
|
ТЭ |
|
Учитывая потери П2 при передаче энергии к изделию и потери П3, П4 на теплопроводность в изделие и на унос, можно найти еи—энергию, введенную в изделие, И Єст — энергию, пре- |
|
образованную непосредственно в зоне стыка: |
|
Єст — Єн |
|
£с5 Инструмент
б пч Рис 1.4. Обобщенная схема баланса энергии сварочного процесса1 а — внешний источник; б — внутренний источник. Горизонтальной штриховкой условно показан процесс расплавления |
(П3+П4).
Потери уноса П4 характерны главным образом для резки, но имеют место и при высокоинтенсивных процессах из-за испарения материала.
Каждая ступень передачи энергии от источника до стыка может иметь свой к. п. д. В теории распространения теплоты при сварке широко используют эффективный Т)и и термиче-
^-общая энергия
|
%сд-на сварку |
Ьвсп~на вспомогательные операции
|
£ |
|
|
к |
|
|
& |
|
|
й |
|
j |1й її41 1 |
|
І1 Is § § г! |
|
1 I |
|
Нагрев, оплавление |
Монолитность |
|||||
|
Диффузия |
Деформация |
и требуемое качество соединения |
|
Преобразование энергии |
|
Подготовка поверхностей, обеспечение требуемой структуры в соединении и т. п. |
|
Рнс. 1.5 Структурная схема видов основной н вспомогательной энергии прн сварке |
24
ский rt к. п. д. процесса, которые в обозначениях данной схемы выражаются
Ли — Єи/еСВ; % = Єст/еи.
Кроме того, целесообразно использовать термодинамический к. п. д. процесса
Лтд = ест/есв = ЛиЛЬ
который показывает отношение минимальной удельной энергии ест, необходимой в зоне сварки для выполнения данного соединения, к требуемой энергии источника на выходе трансформатора ТЭ. Удельная энергия еСт Дж/м2 соответствует в данном случае изменению энергосодержания зоны стыка, отнесенному к площади получаемого за счет этой энергии соединения.
