СВАРКА И СВАРИВАЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Схема балансов энергии

Обобщенный баланс справедлив для всех источников энергии — как внешних, так и внутренних. Большинство Т - и ТП-процессов осуществляется с внешними источниками.

Внутренний источник энергии рассматриваем как некоторый активный объем в общем случае с одинаковой глубиной в обе стороны от стыка. Считаем, что в активном объеме происходит преобразование вводной энергии из одной формы в другую (как правило, тепловую). В этом случае энергия ест, Дж/мм2, требуемая для сварки (или резки) единицы контактной пло­щади, может быть приближенно определена как произведение среднего единичного активного объема V, мм3/мм2, на его сред­нее энергосодержание АН, Дж/мм3. Принимая микротермиче - скую гипотезу образования сварного соединения как результат местного повышения температуры в активном объеме, опреде­ляем АН как произведение удельного теплосодержания су, Дж/ (мм3 • К) на среднюю температуру АТ активного объема. Тогда eCT=VAH=VcyAT.

Например, для холодной сварки алюминия имеем глубину активной зоны до 1 мм от стыка. Тогда V=2 мм3/мм2; АТ~ «0,8 Тпл — бОО °С; су = 5-Ю~3 Дж/(мм3-К).

Имеем ест = V су АТ-=2 • 5 • 10~3 • 500 = 5 Дж/мм2. Такой же порядок величин ест получим при оценке требуемой энергии для сварки взрывом: для алюминия 10 Дж/мм2, для молибдена ~50 Дж/мм2. Некоторое увеличение ест получаем для сварки ультразвуком и особенно трением, где глубина и активный объем могут быть значительными.

Сравнивая ест с энергией есв, затрачиваемой на выполнение сварки, получаем термодинамический к. п. д. процесса 'пТд = — Єет/єсв - Например, для сварки взрывом 1 мм2 соединения пластин толщиной 1 мм требуется количество взрывчатого

вещества (ВВ): для алюминия G — 0,01 г/мм2, для молибдена G~0,1 г/мм2. Учитывая удельную энергию ВВ, равную при­мерно ДЯ = 6000 Дж/г, получаем: есв = ОДЯ=0,01 ■ 600 =

= 60 Дж/мм2 для алюминия и еСв = 600 Дж/мм2 для молибдена.

Таким образом, т)тд для сварки взрывом оказывается равным примерно 0,1. Для холодной сварки еСв~Ю-т-30 Дж/мм2, а т)Тд соответственно равно 0,5—0,15.

Приведенные оценки величин энергии Єст, Єсв и Г]тд весьма приближенные. Практически полезность подобных расчетов связана с тем, что получаемые значения к. п. д. г}Тд весьма хо­рошо отражают сравнительную энергоемкость разных процес­сов и ориентируют на использование менее энергоемких мето­дов.