Материал: Сварка и свариваемые материалы. Свариваемость материалов

возможность выполнить одно и то же соединение разными ме­ тодами сварки, а также пайкой или склеиванием. Основная за­ дача любого из этих трех процессов — получение определенной площади качественно соединяемых материалов. Поэтому целе­ сообразно применять удельные показатели эффективности, от­ несенные к единице площади соединения [1, 2].

Расчет значений есв Для разных способов сварки коррозион­ ностойкой стали типа 18-8 показал (рис. 1.7), что с увеличением

Рис. 1.6. Удельная мощность различных ис­ точников энергии сварочных процессов в пятне

толщины изделия удельная сварочная энергия резко возрастает при использовании многопроходной сварки. Например, аргонодуговая сварка W-электродом (АДВ) обеспечивает сварку стыкового соединения листов толщиной 15 мм при общих затратах на все проходы до 1000 Дж/мм2. Электронно-лучевой процесс (ЭЛС) благодаря кинжальному проплавлению и одно­ проходной сварке позволяет сваривать встык металл толщиной 10—50 мм практически при одной и той же удельной энергии 30—60 Дж/мм2. Использование плазменной дуги (ПД) и дуги в вакууме (ВД) при узкой разделке также позволяет потреб­ лять при сварке меньше энергии (еСв= 150-=-300 Дж/мм2), чем для дуги под флюсом (ДФ), которая в зависимости от ра.зделки кромок требует еСв = 400-Т-800 Дж/мм2.

Сравнение критериев еи и е0бщ показывает, что еи с умень­ шением интенсивности источника возрастает примерно от еди­

= 100 Дж/мм2. Однако при толщинах свыше 100—120 мм мощ­ ности источника не хватает для интенсивного ведения процесса, и еР возрастает до 300—350 Дж/мм2.

Критерий еР вычисляется так же, как и есв, а удельная энер­ гия выплавления ев = еРт)в, где riB—энергетический коэффициент

Рис. 1.8. Порядок величин удельной энергии е„ и еобщ. Дж/мм2,

необходимой для однопроходной сварки стали различными мето­ дами. евсм Д ля ЭЛС подсчитано с учетом вакуумирования ка­

меры и сварки соединения сечением около 1000 мм2. Обозна­ чения см. подпись под рис. 1.6, ЛЛ — лазерный луч

выплавления, составляющий при оптимальных режимах резки металла толщиной 10—100 мм для стали 18-8 ~ 55 %, а для сплава АМг ~25 %.

Сравнение эффективности Т, ТП и ПМ-процессов сварки по­ казывает, что для многих видов соединений и материалов ме­ ханические и термомеханические процессы сварки требуют значительно меньше энергии, чем сварка плавлением. Напри­ мер, для сварки встык стальных стержней диаметром 20 мм при дуговом ванном способе необходимо есв=1В00 Дж/мм2, при контактной стыкбвой сварке оплавлением ~400 Дж/мм2, при сварке трением ~ 130 Дж/мм2. Для сварки встык пластин из алюминиевого сплава толщиной 5 мм требуется: при аргоно­ дуговой сварке есв = 300 Дж/мм2, при контактной сварке ~200 Дж/мм2, при холодной сварке ~30 Дж/мм2.

Анализ эффективности по различным классам сварочных процессов позволяет построить условную диаграмму удельной энергии, необходимой для сварки соединений определенного типа с применением разных процессов или источников энергии.

На диаграмме (рис. 1.9) по вертикальной оси в логарифмиче­ ском масштабе отложены приблизительные значения ен, а по горизонтальной оси указаны возможные процессы примени­ тельно к сварке встык стальных листов толщиной до 20 мм или стержней диаметром до 20 мм.

Целесообразно в ряде случаев применять показатель удель­ ной энергии е= <7/об (Дж/м,2) как более информативный, чем

Рис. 1.9. Удельная энергия е„, требуемая для выполнения одно­ типных стыковых соединений с применением разных процессов

показатель погонной энергии q/v, измеряемый в Дж/м. Исполь­ зование при анализе разных методов сварки показателей удель­ ной энергии е, Дж/м2, стимулирует выбор перспективных в от­ ношении энергоемкости процессов и источников энергии.

1.3.4. Примеры расчетов

Определение удельной энергии ест для различных способов сварки. Основные физические свойства металлов и сплавов приведены в табл. 1.5.

1. Сварка плавлением. Рассмотрим сварку плавлением встык ванным способом двух алюминиевых стержней диамет­ ром 20 мм. Согласно обобщенной схеме баланса энергии (см. рис. 1.6,а), существует внешний источник энергии, которая вно­ сится с расплавляемым электродным металлом. Удельное объ­ емное энергосодержание расплавленного металла при темпера-