4.Требования к источникам энергии для сварки

Классификация сварочных процессов показывает, что для эффективного выполнения сварного соединения применяемый источник энергии должен отвечать требованиям технологической и конструктивной целесообразности применения, экономичности, ограничения вредных побочных эффектов и т. п.

Источники энергии для термических процессов сварки плавлением (дуга, пламя, луч и др.) должны обеспечивать концентрацию тепловой энергии и температуру в зоне сварки или пятне нагрева заданных размеров, достаточные для плавления материала и провара его на требуемую глубину, но без интенсивного испарения.

Источники энергии для термомеханических и механических процессов сварки давлением (контактная, термопрессовая, холодная и др.) должны обеспечивать концентрацию тепловой или механической энергии в зоне сварки, а также давление, достаточное для создания физического контакта, активации и химического взаимодействия атомов соединяемых поверхностей.

Должны также обеспечиваться физическая или физико-химическая защита зоны сварки от окружающего воздуха и другие технологические условия, специфичные для каждого метода сварки.

Билет №9

1.Строение поверхности твердого тела

Структура поверхности характеризуется:

1. шероховатостью поверхности (от предыдущей обработки);

2. повышенной плотностью дислокаций (порядка 10¹¹ 1/см²);

3. наличием адсорбированной пленки сложного физико-химического состава.

Избыток энергии приповерхностных атомов приводит к возникновению сил притяжения между поверхностью тела и частицами окружающей фазы, - адсорбции (ad + sorbere).

Различают:

а) физическую адсорбцию – поглощенные из окружающей фазы частицы не образуют химической связи с поверхностью (силы Ван-дер-Ваальса);

б) химическую адсорбцию (хемосорбцию), когда таковая связь образуется (ковалентная и ионная).

О ба вида адсорбции тесно связаны и могут происходить одновременно. При этом избыток энергии выделяется виде тепла – для физической (1÷5)·10⁴ Дж/моль; для химической (5÷20)·10⁴ Дж/моль. Состав, толщина окисной пленки зависит от:

а) химических свойств сплава;

б) физико-химических свойств окисной пленки;

в) химического состава газовой фазы (O₂, H₂O, CO₂, SO₂ и т. д.);

г) времени взаимодействия.

2.Движущиеся сосредоточенные источники тепла

постоянной мощности.Чтобы найти температурные поля T(x, y, z, t) от движущегося непрерывно действующего источника тепла используют принцип суперпозиции (наложения):

1. В есь период действия источника тепла разбивают на бесконечно малые промежутки времени dt;

2. Действие источника тепла в течение времени dt представляют как действие

Мгновенного источника тепла.

3. Суммируют процессы распространения тепла от действующих друг за другом в разных местах тела мгновенных источников тепла, получая тем самым уравнение температурного поля при непрерывном действии подвижного источника.

Д вижущийся точечный источник тепла на поверхности полубесконечного тела.

О₀- центр неподвижной системы координат, точка начала движения источника тепла;

О – центр подвижной системы координат, точка, в которой в данный момент времени находится источник;

А(x, y, z, t) – точка свариваемого изделия в подвижной системе координат;

t_н – время действия источника тепла, равное времени нагрева.

Полагаем, что V=const, т.е. источник двигается с постоянной скоростью. Требуется определить температурное поле в точке А(x, y, z) в любой момент времени.

Приращение температуры в т.А от мгновенного точечного источника тепла, который действовал в т. t секунд назад в течение времени dt, равно:

где 2 – отражает полубесконечное тело, т.е. Т в 2 раза выше.

Подставим =(x +Vt)²+y²+z²=x²+2xVt+V²t²+ y²+z²=R²+ 2xVt+V²t²

dT=

Применим метод суперпозиции, а именно, просуммируем процессы распространения тепла от действующих друг за другом вдоль линии О₀О мгновенных источников тепла:

Вынося независимые величины, получим уравнение нестационарного температурного поля от точечного источника в полубесконечном теле:

Уравнение не интегрируется, однако, если источник тепла действует достаточно долго, то наступает предельное состояние, когда температура точки свариваемого изделия в подвижной системе координат перестает изменяться во времени, т.е. профиль температурной волны стабилизируется.

Такое состояние называют квазистационарным – предельным.

Уравнение квазистационарного температурного поля можно получить, устремив . В этом случае уравнение интегрируется с помощью подстановки :

,где ; R²=x²+y²+z² – расстояние от точки, где определяется температура, до источника тепла.

Вопросы:1) относительно какой координаты уравнение не симметрично? (х);

2) при каком х температура будет больше, х>0, x<0 ?( x<0).