16. Условия получения сварного соединения при сварке плавлением и сварке давлением

Общими условиями получения сварного соединения являются:

1. очистка свариваемых поверхностей от окисной пленки и органических загрязнений;

2. защита очищенных поверхностей от окисления в процессе сварки;

3. обеспечение физического контакта по большей части стыкуемых поверхностей;

4. передача свариваемым поверхностям энергии активации в виде:

а) теплоты;

б) деформации;

в) электронного, ионного и других видов облучения.

Условия при сварке плавлением (в жидкой фазе).

1. Проводят предварительную очистку кромок от окисных пленок и загрязнений. Окончательная очистка осуществляется за счет металлургических процессов в сварочной ванне.

2. Защита зоны сварки осуществляется:

а) с помощью расплава шлака;

б) с помощью инертных и защитных газов (Ar, He, CO₂…);

в) с помощью пониженного давления окружающей среды (вакуум).

3. Обеспечение физического контакта осуществляется при сборке соединений под сварку и использованием присадки.

4. Передача свариваемым поверхностям энергии активации осуществляется за счет подвода тепла от источника нагрева, сближения атомов свариваемых материалов, и смачивания поверхностей жидким материалом (расплавом сварочной ванны или припоем).

При затвердевании образуются прочные химические связи.

Условия при сварке давлением (в твердой фазе).

1. Предварительная очистка от загрязнений и окисных пленок. Окончательное удаление окисной пленки происходит за счет ее разрушения в процессе пластической деформации и выноса обломков из зоны соединения.

2. Специальных мер для защиты свариваемых поверхностей в процессе сварки давлением, как правило, не применяют.

3. Образование физического контакта осуществляется за счет приложения давления.

4. Передача энергии активации осуществляется за счет деформации свариваемых поверхностей, а иногда и дополнительным подводом тепла.

17. Типовой баланс энергии процесса сварки

Оценка процессов передачи и термодинамического преобразования энергии ведется на основе обобщенной схемы баланса энергии (абсолютной, Дж или удельной, приходящейся на единицу площади соединения).

Рис. 3.2. Обобщенная схема баланса энергии при сварке

Е_уст – энергия получаемая сварочной установкой от сети;

Е_вх – энергия на входе источника (преобразователя энергии);

П₁ – потери энергии в источнике (преобразователя энергии);

Е_вых – энергия, передаваемая источником инструменту;

П₂ – потери при передаче энергии изделию;

Е_и – энергия, введенная в изделие;

Е_ст – энергия, аккумулированная в стыке;

П₃ – потери энергии на теплопроводность;

П₄ – потери уноса (с испарившимся или выплавленным материалом).

Характерны для резки и лучевых видов сварки.

Е_всп – энергия вспомогательных операций, например создание вакуума.

Баланс энергии:

Е_ст = Е_уст - Е_всп - П₁ - П₂ - П₃ - П_4.

КПД сварочных процессов

Каждая ступень передачи энергии от источника к изделию имеет свой коэффицент полезного действия.

Эффективный кпд 𝛈_и = .

Термический кпд 𝛈_т = .

Термодинамический или КПД проплавления

𝛈_тд = 𝛈_пр = = 𝛈_и · 𝛈_т.