Понятие о погонной энергии

Погонная энергия сварки (Дж/см) характеризует количество теплоты в джоулях, введённое в однопроходный шов или валик длиной в 1см и может быть определена как отношение эффективной тепловой мощности дуги Q_эф к скорости её перемещения v

q_п = Q_эф / v = IU_дη / v (10)

установлено, что поперечное сечение однопроходного шва, выполненного дуговой сваркой будет находиться в прямой зависимости от погонной энергии.

Рассмотрим как связаны масса наплавленного металла G_н , время горения дуги t_о , скорость перемещения v и сечение валика F, в см²:

G_н = α _н I_св t_о; (11)

G_н = Fγ l, (12)

Где γ – плотность г/см³;

l – длина шва в см.

скорость перемещения дуги может быть выражена следующим уравнением:

v = l / t_о

тогда G_н v = α _н I_св l и I_св / v = Fγ / α _н (13)

подставим это уравнение в уравнение погонной энергии (10), получим

Q_эф / v = (U_дη γ / α _н)٠ F (14)

Рассмотрим полученное выражение погонной энергии для случая ручной сварки электродом УОНИ-13/45: напряжение на дуге ……. U_д = 25 В

эффективный к.п. д. дуги …….. η = 0, 8

коэффициент наплавки ……..α _н = 9, 0 г / (А٠ ч)

и для случая автоматической сварки под слоем флюса ОСЦ-45, когда:

напряжение на дуге ………… U_д = 36 В

эффективный к.п. д. дуги …….. η = 0, 85

коэффициент наплавки ……..α _н = 13 г / (А٠ ч)

подставим в выражение погонной энергии значения составляющих величин для электродов УОНИ-13/45, получим

Q_эф / v = (25·0, 8·7, 8·3600 / 9, 0) · F = 62 400·F

Где 3600 введено для перевода 1ч в секунды,

а при сварке под флюсом ОСЦ-45

Q_эф / v = (36·0, 85·7, 8·3600 / 13) · F = 66 000·F

Учитывая, что значение таких величин, как α _н и η придуговой сварке может колебаться в больших пределах, чем разница между коэффициентами 62 400 и 66 000, для обоих способов сварки можно принять

Q_эф / v = 65 000·F (15)

В тех случаях, когда расчёт погонной энергии производится по площади сечения шва, выраженной в мм² , уравнение (15) примет вид

Q = Q_эф / v = 650·F (16)

Найденная зависимость между сечением и погонной энергией позволяет без длительных расчётов определить, зная значение погонной энергии, сечение валика и наоборот, зная сечение валика, погонную энергию.

Пример: Определить погонную энергию q, если сечение валика F = 60 мм ².

Известно, что q_п = Q_эф / v = 650·F, тогда Q_эф / v = 650·F = 650·60 =

= 39000 Дж/см.

Пример 2. Известно, что погонная энергия составляет q_п = 26 000 Дж/см. Найти сечение валика F.

Известно, что q_п = Q_эф / v = 650·F, тогда F = 26 000/650 = 40, 0 мм².

Вопросы для самопроверки (контрольные вопросы)

1. Что такое сварочная ванна?

2. Из чего состоит металл сварного шва при сварке плавящимися и

неплавящимися электродами?

3. Какие функции выполняют плавящиеся и неплавящиеся электроды?

4. Для чего необходима защита сварочной ванны, дуги и конца нагретого

электрода?

5. На какие виды подразделяется сварка по способу защиты?

6. В чём сущность сварки покрытыми?

7. За счёт чего осуществляется защита зоны горения дуги при сварке под

слоем флюса?

8. В чём сущность сварки в защитных газах?

9. В чём сущность процесса электрошлаковой сварки?

10. Каковы особенности электроннолучевой сварки?

11. Каковы особенности лазерной сварки?

12. Как называется четвёртое агрегатное состояние вещества в

электрической сварочной дуге?

13. Что понимается под тепловой мощностью электрической дуги Q?

( Q = kI_свU_св);

14. Что понимается под эффективной тепловой мощностью электрической

дуги Q_эф? (Q_эф = Q η);

15. Что представляет собой эффективный к.п.д. нагрева изделия – η?

(η = Q_эф / Q);

16. Что характеризует собой погонная энергия (Дж/см) и как она определяется? q_п = Q_эф / v = IU_дη / v;