Обобщенный баланс энергии при сварочных процессах.

Обобщенный баланс необходим для количественной оценки передачи и преобразования энергии при разных видах сварочных процессов. Баланс включает следующие основные ступени передачи энергии (рис. 1.):

  • сеть питания;
  • источник энергии для сварки или трансформатор энергии ТЭ;
  • носитель энергии — инструмент, передающий энергию от трансформатора к зоне сварки (резки или напыления);
  • изделие — стык соединяемых изделий.

Обобщенная схема баланса энергии сварочного процесса
Рис. 1 Обобщенная схема баланса энергии сварочного процесса:
а — внешний источник;
б — внутренний источник. Горизонтальной штриховкой условно показан процесс расплавления.

В балансе удобно использовать удельную энергию ε, Дж/м2, определяемую в расчете на единицу площади стыка. Энергия, получаемая сварочной установкой от сети питания (εвх), может быть использована непосредственно на сварку (εсв) и на вспомогательные операции (εвсп). Примерный анализ затрат энергии на собственно сварочные и вспомогательные операции показан на рис.2.

На выходе ТЭ энергия передается источником инструменту, вводящему ее затем в зону сварки. С учетом потерь П1 в ТЭ энергия εсв составит

varepsilon_{с в}=varepsilon_{в ы х}=varepsilon_{в х}-П_{1}

Учитывая потери П2 при передаче энергии к изделию и потери П3, П4 на теплопроводность в изделие и на унос, можно найти εи — энергию, введенную в изделие, и εст— энергию, преобразованную непосредственно в зоне стыка:

varepsilon_{н}=varepsilon_{с в}-П_{2}

varepsilon_{с т}=varepsilon_{н}-(П_{3}+П_{4})

Потери уноса П4 характерны главным образом для резки, но имеют место и при высокоинтенсивных процессах из-за испарения материала.

Виды основной и вспомогательной энергии при сварке
Рис. 2 Структурная схема видов основной и вспомогательной энергии при сварке

Каждая ступень передачи энергии от источника до стыка может иметь свой к. п. д. В теории распространения теплоты при сварке широко используют эффективный ηи и термический ηt к. п. д. процесса, которые в обозначениях данной схемы выражаются

eta_{и}=varepsilon_{н}/varepsilon_{с в}

eta_{t}=varepsilon_{с т}/varepsilon_{н}

Кроме того, целесообразно использовать термодинамический к. п. д. процесса

eta_{т д}=varepsilon_{с т}/varepsilon_{с в}=eta_{н}*eta_{t}

который показывает отношение минимальной удельной энергии εст, необходимой в зоне сварки для выполнения данного соединения, к требуемой энергии источника на выходе трансформатора ТЭ. Удельная энергия εст Дж/м2 соответствует в данном случае изменению энергосодержания зоны стыка, отнесенному к площади получаемого за счет этой энергии соединения.






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.