Экспериментальное определение затрат энергии на пластическую деформацию.

Наиболее достоверным методом определения величины энергии, затраченной на пластическую деформацию W₂, является метод калориметрирования. Определение выделившегося в образцах тепла с использованием этой методики осуществляется путем переноса в калориметры через последовательно увеличивающиеся промежутки времени образцов, сваренных на одинаковых режимах, и определения по разнице температур, зарегистрированных калориметром, выделившегося в каждом образце тепла

Q₂ = (c_L m_L+c_Km_K)(t - t_L) + (c₁m₁ + c₂m₂)(t - t_B), (1.1)

где с, c_K, c₁ и c₂ - соответственной удельные теплоемкости калориметрической жидкости, калориметрического сосуда, металлов метаемой и неподвижной пластин; m_L, т_K, m₁, m₂ - соответственно массы калориметрической жидкости, калориметрического сосуда, метаемой и неподвижной пластин; t_L, t_B, t - соответственно температуры калориметрической жидкости, пластин перед сваркой и максимальная установившаяся температура калориметрической жидкости после погружения в нее сваренных пластин.

Эксперименты по изучению тепловыделения в сваренных образцах производили на пластинах из стали Ст3 (толщина d₁ = 5 мм и d₂ = 10 мм, размеры метаемой пластины 200×400 мм, неподвижной - 100×300 мм, а промежуток времени между подрывом и опусканием сваренных образцов в калориметр составлял соответственно 60, 120 и 180 с). Выделившееся в результате проведения экспериментов тепло в каждом из свариваемых образцов определяли по зависимости (1.1), преобразованной к виду:

Q_i = [G_Lc_L(t - t_L)+ A(t - t_L)+ G_обрс_обр(t - t_B) ]/S_обр, (1.2)

где G_L - вес калориметрической жидкости, кг; c_L - удельная теплоемкость воды при 20°С, Дж/кг∙град; А - постоянная калориметра, Дж/град; G_обр - вес образца, кг; с_обр - удельная теплоемкость стали при 20°С, Дж/кг∙град; S_обр - площадь сваренной поверхности образца, м².

Полученную зависимость "выделившееся тепло - время для каждого режима экстраполировали на нуль времени и полученное значение тепла принималось равным выделившемуся при сварке для данного режима Q_i.

Анализ результатов экспериментов свидетельствует о достаточно хорошей сходимости расчетных (1.3) и экспериментальных данных

, (1.3)

m₁ =r₁d₁, m₂ =r₂d₂, (1.4)

где r₁d₁, =r₂d₂ - соответственно плотности и толщины метаемого и неподвижного элементов, V_С - скорость соударения, V_к - скорость точки контакта C₀ - скорость распространения продольных волн в металле.