ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Оценка эффективности и требования к источникам энергии для сварки из "Теоретические основы сварки " Оценка энергетической эффективности процессов сварки. При выборе источника энергии для сварки конкретных изделий следует учитывать техническую возможность применения данного источника, эффективность процесса (энергетическую и экономическую), а также качество ненадежность получаемых соединений. [c.31] Концентрация энергии термических источников может оцениваться удельной мощностью в пятне нагрева. Наибольшую интенсивность энергии до 10 - -10 квг/слг и выше при пятне нагрева до 10 мм могут иметь фотонный и электронный лучи (табл. 1.9). [c.31] Однако сварка возможна только до 10 -ь10 вт1см , так как большие удельные мощности приводят к выплескам и испарению материала, полезному лишь при резке и размерной обработке изделий. Удельная мощность луча 72 и другие энергетические показатели, такие как погонная энергия (//и, различные к. п. д., коэффициенты наплавки, расплавления и другие (см. гл, XVI), пригодны для оценки только отдельных видов источников энергии или методов сварки. Для оценки эффективности разных классов сварочных процессов и разных методов сварки и пайки целесообразно использовать величины удельной энергии Есв и Ей дж1м (или дж[мм ), необходимой при сварке данного соединения. [c.31] Примечание. Понятие температуры в, луче не характерно, так как движение частиц в основном направленное, а не хаотичное. [c.32] Анализ эффективности различных процессов сварки позволяет построить диаграмму удельной энергии, необходимой для сварки разными методами. На рис. 1.11 в логарифмическом масштабе по оси ординат отложены примерные значения Еи дж1мм , а по оси абсцисс указаны возможные процессы сварки встык листов или стержней из стали (пример холодной сварки рассчитан для алюминия). [c.33] Для выполнения качественной сварки этот источник должен отвечать требованиям технологической и конструктивной целесообразности применения, экономичности преобразования энергии, ограничения вредных побочных эффектов при сварке и т. п. [c.34] Источники энергии термических процессов сварки плавлением (луч, дуга, пламя и др.) должны обеспечивать концентрацию тепловой энергии и температуру в зоне сварки или пятне нагрева заданных размеров, достаточные для плавления материала и провара его на требуемую глубину, но без интенсивного испарения. [c.34] Источники энергии термомеханических и механических процессов сварки с давлением (контактная, термопрессовая, холодная и другие виды сварки) должны обеспечивать концентрацию тепловой или механической энергии в зоне сварки, а также давление, достаточные для создания физического контакта, активации и химического взаимодействия атомов соединяемых поверхностей. [c.34] Должна также обеспечиваться физическая или физико-химическая защита зоны сварки от окружающего воздуха и другие технологические условия, специфические для каждого метода сварки. [c.34] Виды проводимости [11, 20]. Электрическим током принято называть упорядоченное движение электрических зарядов. В зависимости от состояния и состава вещества его электрическая проводимость может быть электронной — в металлах ионной — в жидкостях (электролитах) электронно-ионной — в газах электроннодырочной — в полупроводниках. [c.35] Твердые тела обычно имеют кристаллическое строение, характеризующееся так называемым дальним порядком в расположении частиц, а для данной массы вещества — наименьшей внутренней энергией. Внутренняя энергия системы есть сумма всей кинетической и потенциальной энергии частиц. Жидкости и аморфные тела обладают лишь ближним порядком, а газы имеют беспорядочное расположение частиц при максимальной внутренней энергии системы. Состояние вещества зависит от температуры Т и величины сил межмолекулярного взаимодействия. Энергия теплового движения, или так называемая энергетическая температура частиц, равна кТ. При высоких температурах величина кТ превосходит энергию взаимодействия молекул и вещество может быть только газом. Напротив, в кристалле частицы связаны сильно и энергия взаимодействия много больше кТ. [c.35] Уровни энергии, которыми может обладать электрон в кристалле, определяются принципом запрета Паули, который гласит, что в кристалле на одном из любых энергетических уровней может находиться не более двух электронов (с противоположными спинами). [c.35] Причем, даже при 0° К электроны на уровне Ферми движутся со скоростями около 10 м/сек (10 см1сек), что в 1000 раз больше скорости атомов при комнатной температуре. Напомним, что вырожденным называют газ, в котором два или большее число квантовых состояний (уровней) частицы имеют одну и ту же энергию (см. [c.36] Установлено наличие трех зон нижняя зона валентных связей запрещенная зона зона проводимости. [c.37] В металлах валентная зона занята не полностью (рис. 2.3, а) или занята полностью, но перекрывается со следующей свободной зоной (рис. 2.3, б). [c.37] В полупроводниках и диэлектриках валентная зона целиком заполнена и зона проводимости свободна от электронов. Однако у полупроводников расстояние между заполненной зоной и зоной проводимости мало, Дш 2 5б (рис. 2.3, в), а у диэлектриков — велико, А1(У 2 эв (рис. 2.3, г). Связь концентрации носителей с шириной запрещенной зоны для кристаллов при 300° К представлена в табл. 2.1 (см. также [10, 3.3]). [c.37] Следует отметить, что свободные электроны есть во всех твердых телах как в проводниках, так и в изоляторах разница состоит в их количестве. [c.38] Скорость дрейфа. При наложении электрического поля возникают силы, заставляющие электроны дрейфовать — двигаться вдоль поля на хаотическое тепловое движение накладывается упорядоченное движение со скоростью дрейфа. Пользуясь законами классической физики можно ее по порядку величин оценить [2, 20]. [c.38] Такие расчеты применимы как для газов, так и для любых твердых тел, но в последнем случае должна учитываться так называемая эффективная масса электрона т . Это объясняется действием периодического поля решетки, изменяющего свободу электрона. [c.39] Вернуться к основной статье