- •Раздел 1. Источники энергии при сварке
- •1.1. Физические основы и определение процесса сварки
- •1.2. Особенности формирования сварного соединения
- •1.3. Классификация процессов сварки
- •1.4. Требования к источникам энергии при сварке и оценка
- •1.5. Электрическая дуга как вид электрического разряда
- •1.6. Особенности электрической проводимости твердых тел,
- •1.7. Способы возбуждения сварочной дуги и ее зоны.
- •1.8. Общие законы образования заряженных частиц в газе
- •1.8.1. Ионизация газов
- •1.8.2. Фотоионизация
- •1.8.3. Ионизация соударением частиц
- •1.8.4. Термическая ионизация
- •1.8.5. Ионизация частиц в результате их ускорения
- •1.8.6. Эмиссионные процессы на поверхности твердых тел
- •1.8.7. Термоэлектронная эмиссия
- •1.8.8. Автоэлектронная эмиссия
- •1.8.9. Фотоэлектронная эмиссия
- •1.8.10. Вторичная эмиссия
- •1.9. Приэлектродные области дугового разряда
- •1.9.1. Катодная область
- •1.9.2. Анодная область
- •1.9.3. Столб дуги
- •1.10. Характеристика переноса электродного металла
- •1.10.1. Силы тяжести и поверхностного натяжения
- •1.10.2. Электродинамическая сила (пинч-эффект)
- •1.10.3. Реактивное давление, обусловленное интенсивным
- •1.10.4. Электростатические силы
- •1.10.5. Плазменные потоки
- •1.10.6. Влияние напряжения дуги на перенос металла
- •1.11. Устойчивость дугового разряда
- •1.12. Магнитная гидродинамика сварочной дуги
- •1.12.1. Собственное поле дуги и контура сварки
- •1.12.2. Внешнее магнитное поле и дуга
- •1.12.3. Практическое использование влияния на дугу поперечного магнитного поля
- •3. Вращающаяся (бегущая) дуга
- •1.13. Плазменнодуговые процессы
- •1.14. Лучевые источники энергии при сварке
- •1.14.1. Электроннолучевые источники
- •1.14.2. Фотоннолучевые источники
- •Раздел 2. Основы физической химии
- •2.2. Первое начало термодинамики и его следствия
- •2.3. Вычисление теплоемкостей веществ
- •2.4. Второе начало термодинамики
- •2.5. Понятие об изотермных потенциалах
- •2.6. Равновесие физико-химических систем
- •2.6.1. Закон действующих масс и константа равновесия
- •2.6.2. Закон действующих масс и константа равновесия
- •2.7. Максимальная работа реакции и ее связь
- •2.8. Влияние температуры и давления на
- •2.8.1. Влияние температуры на положение равновесия
- •2.8.2. Влияние давления на положение равновесия
- •2.8.3. Вычисление констант равновесия химических
- •2.9. Явления в жидких средах и на поверхностях
- •2.9.1. Закон распределения вещества в несмешивающихся
- •2.9.2. Практическая ценность закона распределения при изучении металлургических процессов
- •2.9.3. Поверхностная энергия
- •2.9.4. Адсорбция
- •2.9.5. Вязкость жидкости
- •2.9.6. Процессы испарения
- •2.10. Оценка химического сродства элементов к кислороду
- •2.10.1. Оценка степени сродства элементов к кислороду по изменению изобарно-изотермного потенциала образования окисла
- •2.10.2. Оценка степени химического сродства элементов к кислороду
- •2.10.3. Упругость диссоциации компонентов, находящихся в
- •Раздел III. Металлургические основы сварки плавлением
- •Радел IV. Основы тепловых процессов при сварке
- •Основные теплофизические единицы, понятия и определения
- •Дифференциальные уравнения теплопроводности
- •Стационарный процесс распространения теплоты
- •Теплоты при сварке
- •Мгновенный точечный источник теплоты в полубесконечном теле
- •Мгновенный линейный источник теплоты в пластине
- •Мгновенный плоский источник теплоты в стержне
- •Сварочные источники теплоты
- •Непрерывно действующие неподвижные источники теплоты
- •Непрерывно действующий неподвижный точечный источник теплоты на поверхности полубесконечного тела
- •Непрерывно действующий неподвижный линейный источник теплоты в пластине
- •Непрерывно действующий неподвижный плоский источник теплоты в стержне
- •Подвижные сосредоточенные источники теплоты
- •Подвижный точечный источник теплоты на поверхности полубесконечного тела
- •Мощные быстродвижущиеся источники теплоты
- •Расчеты термического цикла основного металла
- •Наплавка валика на массивное тело
- •Однопроходная сварка листов встык
- •Валиковая проба
- •Производительность дуговой сварки
- •Расплавление электрода
- •Проплавление основного металла
- •Определение времени пребывания металла сварочной ванны в расплавленном состоянии и длины сварочной ванны
- •2. Определение площади проплавления основного металла
- •3. Определение ширины зоны нагрева
- •Тепловая эффективность процесса сварки
- •Раздел V. Технологическая прочность сварных соединений Понятие технологической и эксплуатационной прочности
- •Трещины при сварке и их классификация
- •Горячие трещины при сварке
- •Методика оценки склонности металла сварного шва к образованию горячих трещин
- •Влияние различных факторов на вероятность образования горячих трещин
- •Холодные трещины при сварке
- •Методы определения стойкости металла околошовной зоны против образования холодных трещин
- •Методы определения стойкости против перехода в хрупкое состояние
- •Методы проверки эксплуатационных характеристик металла шва, околошовной зоны и сварного соединения
- •Пути повышения технологической прочности сварных соединений
- •Раздел VI. Свариваемость металлов Понятие свариваемости металлов. Факторы, определяющие свариваемость металлов
- •Влияние изменения химического состава на свариваемость
- •Ориентировочная оценка свариваемости стали по эквивалентному содержанию углерода
- •Характеристика свариваемости сталей
- •I. Свариваемость углеродистых конструкционных сталей
- •2. Свариваемость легированных сталей
- •2.1. Свариваемость низколегированных сталей
- •2.2. Свариваемость среднелегированных сталей
- •2.3. Свариваемость высоколегированных сталей
- •2.3.1. Свариваемость высоколегированной стали мартенситного класса
- •2.3.2. Свариваемость высоколегированной стали ферритного класса
- •2.3.3. Свариваемость высоколегированной стали аустенитного класса
- •2.3.4.Свариваемость высоколегированной стали карбидного класс
1.4. Требования к источникам энергии при сварке и оценка
их эффективности
В практике сварочного производства применяют различные источники нагрева, основанные на превращении электрической, химической, механи-ческой, лучистой, атомной и других видов энергии в энергию тепловую. Особенно широко применяются источники, основанные на различных превращениях электрического тока, из которых наиболее распространен-ными являются: электрический дуговой разряд (электрическая дуга), плаз-менно-дуговой разряд (проникающая дуга, плазменная струя), джоулево тепло, индукционные токи, электронный луч. Этот факт объясняется тем, что нагрев, связанный с превращениями электрического тока, обеспечи-вает ряд преимуществ, в частности: чистоту процесса, возможность точно регулировать нагрев, создавать тепловые мощности от очень малых значе-ний до очень больших, получать высокие температуры, а в ряде случаев такие источники нагрева являются и самыми экономичными. Анализ ха-рактерных особенностей различных источников энергии при сварке поз-воляет установить общие и дополнительные требования, которым они должны отвечать.
Общие требования к источникам энергии при сварке:
а) должен отвечать требованиям технологической и конструктивной це-лесообразности его применения;
б) должен обладать достаточной тепловой мощностью, высокой концент-рацией тепла, высокой эффективностью (КПД), высокой экономичностью;
в) должен быть удобным в эксплуатации и не вызывать значительных по-бочных явлений при сварке.
Кроме того, источники энергии термических процессов не должны вы-зывать интенсивного испарения материалов, а источники энергии термоме-ханических и механических процессов должны обеспечивать внешнее дав-ление, достаточное для создания физического контакта, активации и хими-ческого взаимодействия соединяемых поверхностей.
При выборе источника нагрева следует провести анализ целесообраз-ности его применения в конкретном случае. При этом учитывают техниче-скую возможность его использования, эффективность процесса (энергети-ческую и экономическую), а также качество и надежность получаемых соединений.
Для сравнения различных источников и видов сварки используют раз-личные критерии, характеризующие их, например, погонную энергию, раз-личные КПД процессов, технологические коэффициенты плавления элект-рода и т. п. Однако наиболее общими для всех случаев критериями могут служить величины удельной энергии и , затрачиваемые при получе-нии конкретного сварного соединения. Расчеты и опыты показывают, что для многих видов соединений и материалов механические и термомехани-ческие процессы требуют значительно меньше энергии, чем сварка плавле-нием (термические процессы). Например, при сварке пластин встык тол-щиной 5,0 мм из алюминиевого сплава требуется:
а) при аргонодуговой сварке (Т) — 300 Дж/мм2;
б) при контактной сварке (ТМ) — 200 Дж/мм2;
в) при холодной сварке (М) — 30 Дж/мм2.
Однако, несмотря на относительно высокие энергозатраты, универсаль-ность сварочной дуги, как инструмента, делает её одним из наиболее ши-роко используемых источников энергии при сварке.