Билет №15

1.Сварка трением

Нагрев свариваемых деталей осуществляется засчет работы сил трения, после нагрева свариваемые детали сжимают. Обычно трение осуществляют за счет вращательного движения одной из свариваемых деталей, другая неподвижна.

П ри n = const; P = const момент сил трения М ≠ const, и, как следствие, потребляемая мощность W ≠ const. t₁ – время приработки;

t₃ – продолжительность стадии глубинного вырывания;

t₃ – время выхода на процесс полирования.

Различают три стадии процесса:

1. приработка поверхностей (t₁ ≈ 0,2…1 с);

2. переход к режиму глубинного вырывания (t₂ ≈ 10…20 с).

В этой стадии происходит разрушение окисных пленок, в пятнах контакта происходит сваривание, приповерхностный слой упрочняется за счет наклепа и относительное движение свариваемых деталей возможно только за счет вырыва материала из глубины.

3. переход к режиму полирования (t₃ ≈ 10…20 с).

Нагрев во второй стадии приводит к образованию между трущимися поверхностями такой пленки расплавленного металла, что приводит к снижению коэффициента трения. Процесс трения выходит на режим саморегулирования: при увеличении толщины пленки часть жидкого сплава вытесняется из зоны трения, при уменьшении толщины пленки возрастает сила трения, возрастает тепло и температура и толщина жидкой пленки восстанавливается до прежнего значения.

Преимущества сварки трением:

1. возможность соединения разнородных материалов;

2. высокая прочность сварного соединения;

Недостатки:

1. неприменим для тонких деталей;

2. большая энергоемкость процесса.

2. Законы теплопроводности.

Передача тепла осуществляется тремя способами:

1. теплопрводностью;

2. конвекцией;

3. радиацией (испускание лучей).

1. Процесс теплопроводности определяется по закону Фурье:

q= - удельный тепловой поток пропорционален градиенту температур с обратным знаком.

Тепловой поток dФ=q·dF,

Количество тепла dQ=q·dF ·dt=

2. Конвективный теплообмен возникает вследствие различной плотности нагретых и ненагретых масс жидкости или газа (естественная конвекция) или вследствие принудительной подачи жидкости или газа на поверхность твердого тела (вынужденная конвекция).

Правило Ньютона:

q_s= - удельный тепловой поток с единицы поверхности Вт/см²;

T_s- температура поверхности твердого тела;

- коэффициент конвективного теплообмена.

зависит от: а) теплофизических свойств охлаждающей жидкости или газа; б) вектора скорости потока охлаждающей жидкости или газа; в) физических свойств поверхности твердого тела; г) формы и положения в пространстве поверхности твердого тела; д) разности температур .

3. Теплообмен за счет радиации (излучения).

Тепловое излучение нагретого тела есть электромагнитное излучение и определяется законом Стефана-Больцмана.

q_r= - удельный тепловой поток, Вт/см², где

степень черноты тела (0…1), для сварки =(0,6-0,9);

с₀=5,76 константа.

В реальных условиях нагретое тело (свариваемое изделие) окружено другими телами (сварочное приспособление, манипулятор и др.) и между ними происходит лучистый теплообмен, тогда

q_r= ,где Т₁- температура окружающих тел.