1. Предварительная очистка от загрязнений и окисных пленок. Окончательное удаление окисной пленки происходит за счет ее разрушения в процессе пластической деформации и выноса обломков из зоны соединения.
2. Специальных мер для защиты свариваемых поверхностей в процессе сварки давлением, как правило, не применяют.
3. Образование физического контакта осуществляется за счет приложения давления.
4. Передача энергии активации осуществляется за счет деформации свариваемых поверхностей, а иногда и дополнительным подводом тепла.
0.17. Типовой баланс энергии процесса сварки
Оценка процессов передачи и термодинамического преобразования энергии ведется на основе обобщенной схемы баланса энергии (абсолютной, Дж или удельной, 
приходящейся на единицу площади соединения).
Рис. 3.2. Обобщенная схема баланса энергии при сварке
Еуст – энергия получаемая сварочной установкой от сети;
Евх – энергия на входе источника (преобразователя энергии);
П1 – потери энергии в источнике (преобразователя энергии);
Евых – энергия, передаваемая источником инструменту;
П2 – потери при передаче энергии изделию;
Еи – энергия, введенная в изделие;
Ест – энергия, аккумулированная в стыке;
П3 – потери энергии на теплопроводность;
П4 – потери уноса (с испарившимся или выплавленным материалом).
Характерны для резки и лучевых видов сварки.
Евсп – энергия вспомогательных операций, например создание вакуума.
Баланс энергии:
Ест = Еуст - Евсп - П1 - П2 - П3 - П4.
КПД сварочных процессов
Каждая ступень передачи энергии от источника к изделию имеет свой коэффицент полезного действия.
Эффективный кпд 𝛈и = 
.
Термический кпд 𝛈т = 
.
|
|
Термодинамический или КПД проплавления
𝛈тд = 𝛈пр = 
= 𝛈и · 𝛈т.
0.18. Оценка энергетической эффективности процессов сварки и требования к источникам энергии для 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 изделий.
Концентрация энергии термических источников оценивается удельной мощностью в пятне нагрева. Наибольшую удельную мощность – до 108 Вт/мм2 и выше при пятне нагрева до 10-6 мм2 – имеют лазерный и электронный лучи.
Однако сварка возможна только до плотности мощности 102-104 Вт/мм2, т.к. большие удельные мощности приводят к выплескам и испарению материала, полезному лишь при резке и размерной обработке. Удельная мощность луча q2 и др. энергетические показатели, такие как погонная энергия q/V, различные к.п.д., коэффициенты наплавки, расплавления и др., пригодны лишь для оценки только отдельных видов источников энергии или методов сварки.
Для оценки эффективности разных классов сварочных процессов и разных методов сварки и пайки следует использовать величины удельной энергии 
св и и 
, необходимой при сварке данного соединения.
Сравнение критериев и и о для однопроходной сварки стали, показало, что и с уменьшением интенсивности источника возрастает от 3-5 Дж/мм2 для лазерной сварки до 200-400 Дж/мм2 для газового пламени. В то же время общие затраты энергии о, в которых учитывается вакуумирование для ЭЛС и КПД лазера (≈0,1 %), в сотни и тысячи раз выше для этих источников, чем для свободной дуги в аргоне или для газового пламени.
|
|
Рис. 3.3. Порядок величин удельной энергии 
и и о Дж/мм2, необходимой для однопроходной сварки стали различными методами
Расчет значений св для разных методов сварки плавлением показывает, что с увеличением толщины изделия удельная сварочная энергия резко растет при использовании многопроходной сварки. Аргонодуговая сварка листов толщиной 15 мм требует на все проходы общих затрат до 1000 Дж/мм2. ЭЛС, благодаря кинжальному проплавлению и однопроходной сварке, позволяет соединить встык листы одной и той же удельной энергии 20-50 Дж/мм2.