2. Источники энергии, применяемые при сварке

[1], с. 78 …119; [2], с. 31 …138

При изучении раздела надо обратить внимание на основ­ные источники энергии и требования, которым они должны удовлетворять при сварке.

Например, одним из распространенных источников энер­гии является газовое пламя. Надо изучить, какие при этом происходят процессы горения, как определяется термический КПД нагрева горючими газами, каковы сравнительные ха­рактеристики различных углеводородов применительно к их использованию для газоплазменного нагрева, каковы осо­бенности строения пламени.

При изучении сварочной дуги надо обратить внимание на условия, определяющие возможность устойчивого дугового разряда, основные закономерности ионизации газов и газо­вых смесей, эмиссии электронов, как распределяется падение напряжения в дуговом промежутке, типовые вольт-амперные статические характеристики. Надо хорошо знать зависи­мость температуры дуги от состава среды дугового проме­жутка, степени сжатия дуги, уметь определять полную и эф­фективную мощности в зависимости от параметров режима сварки.

Нагрев свариваемых металлов током получил широкое применение. Надо изучить особенности выделения энергии в зоне сварки при омическом сопротивлении, условий его из­менения от сварочных давлений и окисных пленок. Надо обратить внимание на условия протекания тока в среде расплавленного шлака.

Большое значение имеют источники для сварки, основан­ные на использовании механической энергии трения, ультразвука, удара, взрыва. Надо изучить особенности механизма энерговыделения, основные энергетические параметры ре­жимов сварки.

Нужно обратить внимание на лучевые источники энер­гии – поток электронов и фотонов, на использовании кото­рых основаны электронно-лучевой и лазерный способы сварки.

Вопросы для самопроверки

1. Какие основные источники энергии применяются для сварки?

2. Каким требованиям должны удовлетворять источники энергии, применяющиеся для сварки?

3. Что такое тепловая мощность, эффективная мощность источника теплоты?

4. Как происходит горение углеводородов, например, ацетилена? Каковы особенности строения и температуры пламени?

5. Какие условия определяют возможность устойчивого горения электрической дуги?

6. Каковы виды и основные закономерности ионизации газов?

7. Что такое эмиссия электронов и каковы условия ее возникно­вения?

8. Каковы особенности вольт-амперной статической характеристики дуги?

9. В чем различие тепловых характеристик сварочной дуги и плаз­менной струн?

10. Каков механизм энерговыделения при протекании тока через оми­ческое сопротивление зоны сварки?

11. Что представляет собой электрошлаковый источник тепла?

12. Каков механизм энерговыделения при сварке трением?

13. В чем заключаются особенности выделения энергии при ударе?

14. Что такое поток электронов? Что такое поток фотонов?

15. Каков механизм диффузионной сварки?

16. В чем заключаются особенности энерговыделения ультразвука?

3. Тепловые процессы при сварке

[2], с. 138 … 249 или [1], с. 120…182, 310…359

Изучение раздела надо начинать с твердого усвоения ос­новных теплофизических величин, понятий и определений. Обратить внимание на способы передачи теплоты в твердом геле. Хорошо усвоить структуру основного уравнения тепло­проводности. Принять во внимание, что в целом ряде случаев его можно существенно упростить. Надо изучить расчетные схемы, достаточно хорошо отражающие действительную кар­тину распространения теплоты. Нужно хорошо усвоить осо­бенности распространения теплоты при мгновенном, точеч­ном, линейном и плоском неподвижном источниках теплоты; тщательно освоить расчет процесса распространения теплоты при наплавке валика на массивное тело и при однопроходной сварке пластин встык. При изучении следует использовать при­меры, приведенные в [2].

Весьма важно разобраться в специфике гипотезы распро­странения теплоты при нагреве быстродвижущимися источ­никами. Практически разобраться в расчете тепло­вого поля при наплавке валика на массивное тело и при автоматической сварке пластин за один проход; особенностях сформирования термического цикла зоны сварки и максимальных температур.

Нужно также усвоить расчеты, связанные с расплавлением электродов и основного, определением термического КПД процесса проплавления, производительностью процессов на­плавки и проплавления. Весьма важно научиться производить расчет длительности нагрева выше данной тем­пературы, определять мгновенную скорость охлаждения при данной температуре.