Оценка энергетической эффективности процесса сварки
При выборе источника энергии для сварки конкретных изделий следует учитывать техническую возможность применения данного источника, эффективность процесса (энергетичность и экономичность), а также качество и надежность получаемых изделий. Концентрация энергии термических источников может оцениваться удельной мощностью в пятне нагрева. Наибольшую интенсивность энергии до 108 Вт/мм2 и выше при пятне нагрева до 10-6мм2 могут иметь лазерные и электронные лучи (табл.1).
Однако, сварка возможна только при плотности 102-104 Вт/мм2, так как большие удельные мощности приводят к выплескам и испарению металла, полезному лишь при резке и размеренной обработке материала. Вольная мощность луча и энергетические коэффициенты наплавки, расплавления и др. (см гл.3) пригодны для оценки только главных отделочных видов источников энергии и видов сварки. Для оценки эффективности разных классов сварочных процессов и пайки целесообразно использовать значение удельной энергии eсв и eи, необходимой при сварке донного соединения.
Таблица 15
Энергетические характеристики термических источников энергии для сварки и резки
Источник энергии
Температура пламени или дуги, К
минимальная площадь пятна нагрева, см2
максимальная плотность энергии в пятне нагрева Вт/см2
Газовое пламя
3000-3500
5.102
Топливное –плазменное пламя
4000-5000
5.102
Дуга в парах:
щелочных металлов
железа
4500-5000
5000-6000
1.104
Дуга в газах
H, N
Ar, He
5000-8000
10000-20000
1.10-1
1.103
Микроплазменная дуга
-
1.10-4
1.106
Электрон. луч
-
1.10-5
1.107
Лазер. Луч
-
1.10-6
1.108
Расчеты показали, что для многих видов соединений и материалов механические и термомеханические процессы сварки требуют значительно меньше энергии, чем сварка плавлением. Например, при сварке встык стальных стержней диаметром 20 мм дуговым ванных способом, необходимо eсв»400 дж/мм2, при сварке трением eсв»130Дж/мм2.
Расчет значений eсв для разных методов сварки плавлением коррозионно-стойкой стали типа 18-10 показал, что с увеличением толщины изделия удельная сварочная энергия резко растет при использовании многопроходной сварки. Например, арганно-дуговая сварка вольфрамовым электродом обеспечивает получение стыкового сварного соединения для листов толщиной 15мм при общих затратах энергии на все проходы до 1000 Дж/мм2.
Сравнение критериев eи и e0 для однопроходной сварки стали показали, что eи с уменьшением интенсивности источника возрастает примерно от 3-5 Дж/мм2 для лазерной сварки до 200-400 Дж/мм2, для газового пламени. В то же время общие затраты энергии e0, в которых учитываются вакууммирование для электронного луча и КПД лазера ~0,1%, в сотни тысяч раз выше для этих источников, чем для свободной дуги в Ar или же газовом пламени.
Условная диаграмма удельных энергий, необходимых для сварки встык стальных листов толщиной 20мм с применением разных процессов.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2025) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав!Последнее добавление