4.3 Содержание разделов дисциплины

Раздел 1 Ведение

Развитие теоретических основ сварки, вклад отечественных ученых. Цель и задачи дисциплины, ее связь с предшествующими и последующими дисциплинами. Общие методические указания к изучению дисциплины.

Раздел 2 Физические основы и классификация процессов сварки

Виды элементарных связей в твердых телах и монолитных соединениях. Физико-химические особенности получения сварных, паяных и клеевых соединений. Сварка в жидкой и твердой фазах. Пайка и склеивание.

Термодинамика и баланс энергии процесса сварки. КПД сварочных процессов.

Классификация процессов сварки. Термические процессы. Термомеханические процессы. Прессово-механические процессы.

Оценка энергетической эффективности процессов сварки. Требования к источникам энергии сварочных процессов.

Раздел 3 Источники энергии при сварке

3.1 Физико-химические процессы в дуговом разряде. Проводимость твердых тел, жидкостей и газов

Электрический разряд в газах. Определение дугового разряда. Возбуждение дуги и ее основные зоны. Вольтамперная характеристика дуги.

Элементарные процессы в плазме дуги. Упругие и неупругие соударения. Потенциал ионизации. Излучение плазмы. Элементы термодинамики плазмы. Электронная и ионная температуры. Уравнение Сага. Эффективный потенциал ионизации.

Явление переноса, баланс энергии и температура в столбе дуги. Электропроводность.

Приэлектродные области дугового разряда. Эмиссионные процессы на поверхности твердых тел. Баланс энергии в приэлектродных областях. Плазменные струи в дуге.

Магнитогидродинамика сварочной дуги. Магнитное поле дуги. Магнитное поле сварочного контура. Внешнее магнитное поле и дуга.

Перенос металла в сварочных дугах. Импульсное управление переносом металла в дуге.

3.2 Разновидности дуговых разрядов, применяемых в сварочной технике

Особенности дуги переменного тока. Вентильный эффект и постоянная составляющая тока.

Сварочные дуги с плавящимся электродом. Сварочные дуги с неплавящимся электродом. Плазменные сварочные дуги. Виды и особенности плазменных дуг.

3.3 Термические недуговые источники энергии

Электронно-лучевые источники. Основные физические характеристики. Взаимодействие электронного луча с веществом. Применение электроннолучевых процессов.

Фотонно-лучевые источники. Полихроматический свет. Когерентное излучение лазеров и его основные свойства. Взаимодействие излучения с веществом. Применение фотонно-лучевых источников.

Электрошлаковая ванна. Высокочастотный нагрев.

3.4 Химические источники энергии

Газовое пламя. Термитная сварка.

3.5 Термопрессовые и прессово-механические сварочные процессы

Термопрессовые процессы. Способы термопрессовой сварки. Контактная сварка. Кузнечная сварка.

Классификация прессово-механических источников. Прессово-механический контакт и холодная сварка. Трущийся контакт и сварка трением. Ударный контакт и сварка взрывом.

Диффузионная и ультразвуковая сварка.

Раздел 4 Тепловые процессы при сварке

4.1 Основные понятия и законы в расчетах тепловых процессов при сварке

Основные понятия и определения. Схемы нагреваемого тела. Теплофизические величины. Закон теплопроводности Фурье.

Поверхностная теплоотдача и краевые условия. Конвективный теплообмен. Лучистый теплообмен. Краевые условия.

Дифференциальное уравнение теплопроводности.

Источники теплоты и их схематизация. Классификация источников теплоты. Схематизация сварочных источников теплоты.

4.2 Тепловые процессы при нагреве тел источниками теплоты

Распространение теплоты от неподвижных источников. Мгновенный точечный источник. Мгновенный линейный источник. Мгновенный плоский источник. Непрерывно действующие неподвижные источники.

Принцип суперпозиции (наложения) источников.

Метод фиктивных источников.

Движущиеся источники теплоты. Точечный источник на поверхности полубесконечного тела. Линейный источник в бесконечной пластине. Плоский источник в бесконечном стержне. Периоды теплонасыщения и выравнивания температур при нагреве тел движущимися источниками теплоты.

Быстродвижущиеся источники теплоты. Точечный источник. Линейный источник. Точечный источник на поверхности пластины. Быстродвижущийся источник на поверхности пластины. Определение размеров зон нагрева.

Влияние ограниченности размеров тела на процессы распространения теплоты. Движение источника вблизи края тела. Нагрев двух узких пластин. нагрев от края тела.

Нагрев тел вращения. Тонкостенный цилиндр. Тонкостенный конус. сплошной круглый цилиндр. Толстостенный цилиндр.

Распределенные источники теплоты. Мгновенный нормально круговой источник. Движущийся нормально круговой источник.

Расчет температур при сварке разнородных металлов.

Использование компьютерной техники для расчетов полей температур. Экспериментальное определение температуры при сварке.