Неровный В.М. - Теория сварочных процессов (1043833)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Теория сварочных процессов Пол редакцией В.М. Неровного Допущено УМО еуюе по униеереийчетекиму п~иитежничеекаму образоеинию е качеетее учебники дйй е~пуден~~ие еиещик учебник еиеедейий, Обучиющихся пи няц3иелекию пидеиуРюбки диплимириеийник епеииили~йие чМищийоепцч~инчеленые йчекнийоеии и ебируднеийие~, епеииилнноепн ч Обифудиеиние и пи кйиниеий сииричниеи пфиижидепмм2~ соединение Рис. 1.4. Схема термодинамическнх преврашений энергии и вешества при сварке вещества необходимо только при некоторых видах сварки плавлением и пайки, причем энергия в этих случаях может быть введена также с расплавленным металлом. Характер движения (переноса) вещества в зоне сварки сильно меняется от процесса к процессу. Движение значительно при сварке плавлением и пайке, особенно прн наличии присадочного материала.

При сварке давлением с нагревом металл в зоне стыка испытывает незначительные превращения и существенно только движение вешества через стык в результате диффузии. Холодная сварка реализуется практически без движения вещества, если не учитывать переползания дислокаций и выхода их на поверхность. Исходя из сказанного, можно дать так называемое термодинамическое определение сварки: сварка — это процесс получения монолитного соединения материалов за счет термодинамического необратимого преобразования тепловой и механической энергии и вещества в месте соединения.

Склеивание, цементирование и другие соединительные процессы, обеспечивающие монолитность соединения, в отличие от сварки и пайки, как правило, не требуют специальных источников энергии. Они реализуются обычно только за счет введения (превращения) вешества: клея, цемента и т. д. (рис. 1.5). Кроме самого общего, термодинамического, возможны и другие определения сварки. Например, в технологическом аспекте согласно ГОСТ 2601 — 84: сварка — это процесс получения неразьемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном нагреве или пласти- 20 Рис. 1.5. Схема получения монолитного соединения при сварке, пайке и склеивании ческом деформировании либо при совместном действии того и другого. Вместе с тем именно энергия и пути ее преобразования являются доминирующими факторами, которые определяют сварку как физико-химическое явление.

Рассмотрение термодинамической структуры сварочных процессов позволяет подразделить их по виду введенной энергии на термические, термомеханические и механические процессы. На основании первого закона термодинамики можно подсчитать изменение внутренней энергии системы соединяемых элементов, теоретически необходимое для образования монолитного соединения при данных конкретных условиях, в которые входят источник энергии, материал изделий, конструкция соединения и т.

д. 1.3.2. Типовой баланс энергии при сварке Для количественной оценки процессов передачи и термодннамического преобразования энергии при разных видах сварки необходимо наметить обобщенную схему баланса энергии. В нее входят следующие основные ступени передачи энергии (рис. 1.6): сеть питания; источник энергии для сварки или преобразователь энергии ПЭ; носитель энергии — инструмент, передающий энергию от источника энергии к зоне сварки (резки или напыления); изделие — зона сварки (стык соединяемых деталей). При изучении преобразования энергии в сварочных процессах удобно использовать удельную энергию е, определяемую в расчете на единицу площади сварного соединения Я (рис.

1.7). 21 поток в центре пятна нагрева в 2 — 3 раза выше, чем при аналогичных условиях нагрева открытой дугой. Экспериментально установлено, что с увеличением сварочного тока максимальный удельный тепловой поток д2,„возрастает, а коэффициент сосредоточенности й несколько уменьшается. Увеличение напряжения на дуге влечет за собой снижение как о2,я, так и/с Сжатые сварочные дуги. При обработке материалов плазменно-дуговыми методами эффективность нагрева во многом определяется особенностями формирования плазменной струи. При использовании плазменной дуги прямого действия, когда анодом является изделие, эффективность его нагрева, как правило, оказывается выше, чем в случае использования плазменной дуги косвенного действия (плазменной струи), когда анодом является сопло плазмотрона. Это различие определяется тем, что в первом случае мощность, выделяемая в анодном пятне и анодной области, используется на нагрев изделия, тогда как во втором случае — бесполезно расходуется на нагрев сопла плазмотрона.

Эффективный КПД плазменно-дугового нагрева изделия включает КПД плазмотрона 11, и КПД струи Чс: Ч ЧгЧс (5.31) КПД плазмотрона Ч зависит от его конструкции и режима работы и особенно сильно влияет на Ч при обработке плазменной дугой косвенного действия. КПД плазменной струи Ч, снижается с увеличением расстояния от среза сопла плазмотрона до изделия вследствие увеличения потерь тепловой энергии на теплообмен струи с окружающей средой. Эти потери резко возрастают при переходе от ламинарного режима течения струи к турбулентному.

Они увеличиваются также с увеличением расхода плазмооб ау ще о газа, так как возрастают потери тепловой энергии на теплообмен с окружающей средой и снижается температура стр азокиелородное пламя, При газопламенной обработке нагрев изделия осуществляется за счет конвективного и лучистого теплообмена между продуктами сгорания и нагреваемой поверхностью. При этом вклад лучистого теплообмена невелик и составляет 10...15;4 о общего теплового потока. Эффективная мощность газокислородного пламени определяется выражением (5.32) Чаи збоо' где Ч вЂ” эффективный КПД нагрева изделия газовым пламенем; Д— 3 низшая теплотворная способность горючего, кДж/м; Р— объемз ный расход горючего, м /ч. Значения величин, входящих в формулу (5.32), для различных видов горючего приведены в справочниках по сварке.

Эффективность нагрева изделия газовым пламенем зависит от разности температур пламени и металла, а также от скорости перемещения газового потока относительно поверхности нагрева. Чем больше разница температур и относительная скорость перемещения потока, тем выше эффективная мощность. С увеличением мощности пламени его эффективная тепловая мощность возрастает при некотором снижении КПД, связанном с уменьшением полноты сгорания горючего. С увеличением скорости перемещения горелки, толщины нагреваемого материала и его коэффициента температуропроводности снижается температура нагреваемой поверхности, поэтому эффективность ввода теплоты в изделие возрастает.

Угол наклона горелки также существенно влияет на эффективную тепловую мощность. Шлаковая ванна. Выделение теплоты при электрошлаковой сварке происходит вследствие прохождения тока через расплавленный шлак. Полная мощность, выделяемая в шлаковой ванне, может быть определена как (5.33) Чо=/ пш где / — сварочный ток, А; Яш — сопротивление шлаковой ванны, Ом. Тепловые потери при электрошлаковом процессе прежде всего связаны с отбором теплоты формирующими устройствами и излучением с открытой поверхности сварочной ванны. Эффективность нагрева изделия возрастает с увеличением толщины свариваемого металла, его температуропроводности и скорости сварки, так как теплоотвод в изделие при этом увеличивается. Электронно-лучевой нагрев. Электронно-лучевая обработка материалов основана на превращении в тепловую энергию кинетической энергии электронов при их торможении в поверхностных слоях твердого тела.

Эффективная тепловая мощность при электронно-лучевой обработке определяется как 200 201 (5.34) где т) — эффективный КПД нагрева изделия электронным пучком; (7 — ускоряющее напряжение, кВ; 1 — ток электронного пучка, мА. Потери энергии при электронно-лучевой обработке в основном связаны с отражением электронов от поверхности изделия и зависят главным образом от свойств обрабатываемого металла (его атомного номера и атомной массы).

Эти потери ориентировочно составляют 8...10 % мощности электронного пучка (луча) для алюминия и 30...40 ' ... 0,4 для вольфрама. Кроме того, часть мощности электронного пучка расходуется на термоэлектронную и вторичную эмиссии, тормозное рентгеновское излучение и испарение из ванны. Вместе эти потери энергии составляют несколько процентов. Эффективный КПД увеличивается с увеличением тока электронного пучка, что связано с уменьшением потерь с отраженными электронами. Электронно-лучевой нагрев отличается очень высокими значениями максимального удельного теплового потока (92 = 10 ...10 Вт/см ) и локальностью (коэффициент сосредоточенности можетдостигать8 10 см ).

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов книги