Оценка эффективности и требования к источникам энергии для 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 и надежность получаемых соединений. Концентрация энергии термических источников может оцениваться удельной мощностью в пятне нагрева. Наибольшую интенсивность энергии до 106–108 кВт/см2 и выше при пятне нагрева до 10–6 мм2 могут иметь фотонный и электронный лучи (табл. 2).

Однако сварка возможна только до 104–106 Вт/см2, так как большие удельные мощности приводят к выплескам и испарению материала, полезному лишь при резке и размерной обработке изделий. Расчеты показали, что для многих видов соединений и материалов механические и термомеханические процессы сварки требуют значительно меньше энергии, чем сварка плавлением.

Анализ эффективности различных процессов сварки позволяет построить диаграмму удельной энергии, необходимой для сварки разными методами. На рисунке 23 в логарифмическом масштабе по оси ординат отложены примерные значения удельной энергии εи Дж/мм2, а по оси абсцисс указаны возможные процессы сварки встык листов или стержней из стали (пример холодной сварки рассчитан для алюминия).

Требования к источникам энергии для сварки. Данная выше классификация показывает, что каждая группа сварочных процессов может быть реализована с помощью определенного технологического инструмента, который можно условно считать составной частью источника энергии. 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.

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. Должна также обеспечиваться физическая или физико-химическая защита зоны сварки от окружающего воздуха и другие технологические условия, специфические для каждого метода сварки.