Баланс энергии при сварке.

Обобщенный баланс справедлив для всех источников энергии — как внешних, так и внутренних. Большинство Т- и ТП-процессов осуществляется с внешними источниками.

Внутренний источник энергии рассматриваем как некоторый активный объем в общем случае с одинаковой глубиной в обе стороны от стыка. Считаем, что в активном объеме происходит преобразование вводной энергии из одной формы в другую (как правило, тепловую). В этом случае энергия εст, Дж/мм2, требуемая для сварки (или резки) единицы контактной площади, может быть приближенно определена как произведение среднего единичного активного объема V, мм3/мм2, на его среднее энергосодержание ΔН, Дж/мм3. Принимая микротермическую гипотезу образования сварного соединения как результат местного повышения температуры в активном объеме, определяем ΔН как произведение удельного теплосодержания сγ, Дж/(мм3*К) на среднюю температуру ΔТ активного объема. Тогда

varepsilon_{с т}=V Delta H=V c_{gamma} Delta T

Например, для холодной сварки алюминия имеем глубину активной зоны до 1 мм от стыка. Тогда V=2 мм3/мм2; ΔТ ≈0,8 Тпл; ≈500 °С; сγ=5× 10-3 Дж/(мм3×К).

Имеем

varepsilon_{с т}=V c_gamma Delta T=5*2*10^{-3}*500=5 {Д ж}/{м м}^2

Такой же порядок величин εст получим при оценке требуемой энергии для сварки взрывом: для алюминия 10 Дж/мм2, для молибдена ∼ 50 Дж/мм2. Некоторое увеличение εст получаем для сварки ультразвуком и особенно трением, где глубина и активный объем могут быть значительными.

Сравнивая εст энергией εсв, затрачиваемой на выполнение сварки, получаем термодинамический к. п. д. процесса

eta_{т д}=varepsilon_{с т}/varepsilon_{с в}

Например, для сварки взрывом 1 мм2 соединения пластин толщиной 1 мм требуется количество взрывчатого вещества (ВВ): для алюминии G ∼ 0,01 г/мм2, для молибдена G∼0,1г/мм2. Учитывая удельную энергию ВВ, равную примерно ΔН=6000 Дж/г, получаем
varepsilon_{с в}=G Delta H=0,01*600=60

для алюминия и εсв=600 Дж/мм2 для молибдена.

Таким образом, ηтд для сварки взрывом оказывается равным примерно 0,1. Для холодной сварки, а ηтд соответственно равно 0,5—0,15.

varepsilon_{с в}approx 10/30

Приведенные оценки величин энергии εст, εсв, ηтд весьма приближенные. Практически полезность подобных расчетов связана с тем, что получаемые значения к. п. д., ηтд весьма хорошо отражают сравнительную энергоемкость разных процессов и ориентируют на использование менее энергоемких методов.






Навигация
Болты
Винты, шпильки, штифты, прокладки
Пружины
Заклепки
Шпонки
Гайки
Резьба
Валы
Муфты
Подшипники
Виды соединений
Передачи
Материал
Дополнительные материалы
Госты метизов
Сварка
Мы в соцсетях
podshipniki.moscow применяемость подшипников
Сортовой металлопрокат: str-steel.ru в Москве с доставкой.