Оценка эффективности сварочных процессов

Все процессы сварки металлов осуществляются за счет введения термической или механической энергии, либо той и другой одновременно. Основными критериями выбора сварочного процесса для изготовления конкретного изделия являются: техническая возможность применения процесса; качество получаемого соединения; энергетическая и экономическая эффективности процесса. Чтобы найти оптимальное решение, необходимо проанализировать только последние критерии, так как выполнение первых двух является обязательным. Для сравнительной оценки различных видов сварки целесообразно применять удельные показатели эффективности. Подсчет удельных затрат энергии, труда или средств на единицу площади соединения дает возможность получить универсальные критерии эффективности любого способа, которым соединение выполняется.

Энергетическая эффективность определяется общими затратами энергии в расчете на единицу площади соединения.

Общая удельная энергия (Дж/мм²)

ε_o = ε_св + ε_всп    (3. 1)

где ε_св — расход энергии на сварку, Дж/мм²; ε_всп — расход энергии на вспомогательные операции, Дж/мм².

Удельная энергия, расходуемая на сварку,

ε_св = Q/ϑ_свδ    (3.2)

где Q — полная тепловая мощность, Дж/с; ϑ_св — скорость сварки, мм/с; δ — толщина свариваемого металла, мм.

Удельная энергия, введенная в заготовку (Дж/мм²),

ε_з = ε_свη,    (3.3)

где η — эффективный КПД процесса нагрева.

Экономическая эффективность оценивается производительностью процесса и удельными затратами на 1 м длины шва или на 1 кг наплавленного металла.

Сравнение эффективности различных сварочных процессов показывает, что процессы сварки плавлением более энергоемки, чем механические и термомеханические. Например, для выполнения стыкового соединения стальных стержней 0 20 мм дуговой сваркой требуется удельная энергия, равная 1800 Дж/мм², контактной стыковой сваркой оплавлением — около 400 Дж/мм², сваркой трением — примерно 130 Дж/мм². Диаграмма затрат удельной энергии при различных способах сварки плавлением приведена на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Диаграмма затрат удельной энергии (ε_з и ε_о) при различных способах однопроходной сварки стали

Источник публикации: autowelding.ru - Э.С. Каракозов, Р.И. Мустафаев "Справочник молодого электросварщика". -М. 1992