3,5.2.2. Энергетический баланс процесса сварки взрывом

При любом виде сварки конечные геометрия, размеры и свойства сварных соединений определяются количеством вводимой в них энергии |256], которое при СВ определяет степень пластической деформации контактирующих слоев металла, ее характер (в частности, распределение по толщине слоев) и время деформирования. Пластическая деформация металла, необходимая для образования прочных сварных соединений, и затрачиваемая на ее образование доля кинетической энергии метаемой пластины могут быть определены на основе энергетического баланса процесса, который строится [232, 257] следующим образом.

Рассматривается вариант параллельного расположения пластин в предположении, что есть возможность определить скорости элементов свариваемого ансамбля до и после соударения. Тогда, пренебрегая второстепенными эффектами (затухающие колебания в пластинах и др.), можно записать уравнение энергетического баланса свариваемой системы в виде

гУк=Щ+гУ2 + гУу(3.85)

Здесь \Ук — удельная (здесь и далее отнесенная к единице площади сварного соединения) кинетическая энергия метаемой пластины; Щ —- удельная кинетическая энергия системы сваренных пластин; \У2 ~ удельная работа пластической деформации контактирующих слоев металла при сварке; \Уг — удельный расход энергии на кумуляцию, являющийся по данным [38, 222] значительным. Масса металла, уносимого кумулятивной струей с поверхностей пластин, крайне незначительна по сравнению с массой самих пластин [38, 39], что дает основание записать закон сохранения количества движения системы пластин в виде

т{У, =(т1+т2)У2,(3.86)

где т{ и т2 — удельная масса метаемой и находящейся в состоянии покоя пластины, соответственно; У0 — скорость соударения; У2 — скорость ансамбля сваренных пластин.

Удельная кинетическая энергия метаемой пластины равна

УУк = 0,5т, К02.(3.87)

Уравнение (3.86) позволяет отнести величину \УХ к удельным массам пластин и скорости их соударения У§.

Д/ = И +т2)^2 ^ ™\К(388)

122(т( +т2)'

Совместное решение уравнений (3.85), (3.87) и (3.88) дает суммарные удельные потери кинетической энергии метаемой пластины на пластическую деформацию и кумуляцию:

\У2 + \Уг= ЩщУ* =Л^^.(3.89)

2(т{ +т2) т1+т2