Основные источники тепла нагревают металл под сварку или огневую резку. Вспомогательные источники, здесь не рассматри­ваемые, используются для предварительного, сопутствующего или последующего подогрева металла, например, для того чтобы улуч­шить структуру, уменьшить напряжения, предотвратить образо­вание трещин и т. д. Тепло для нагрева получают за счет превра­щения в тепловую различных видов энергии: электрической, хи­мической, механической, лучистой, атомной и т. д.

Особенно широко в сварочной технике применяют источники, основанные на превращениях в тепло энергии электрического тока. Использование электрического нагрева в большинстве случаев обе­спечивает ряд решающих преимуществ: чистоту процесса, возмож­ность точно регулировать нагрев, создавать тепловые мощности от очень малых до самых больших, получать очень высокие темпе­ратуры. Кроме того, в условиях широкой электрификации промыш­ленности и дешевизны электроэнергии нагрев током часто стано­вится и самым экономичным.

Электрические источники тепла разнообразны по природе и прин­ципу действия. Наиболее важные из них следующие: 1) электри­ческий дуговой разряд, или электрическая дуга; 2) плазменная струя; 3) джоулево тепло; 4) индукционные токи; 5) электрон­ный луч.

В химических источниках тепла используются экзотермические реакции — такие, как:

1) сжигание газов, жидкостей или твердых горючих веществ в смеси с кислородом или воздухом;

2) сжигание основного металла в кислороде;

3) термитные реакции — взаимодействие порошков химически более активных металлов с оксидами менее активных;

4) обменные реакции различных химических соединений с ос­новным металлом.

Превращение механической энергии в тепло в процессе трения также используется для сварки. Поток электромагнитной энергии в виде световых лучей солнца или когерентного излучения лазера находит практическое применение в сварочной технике.

Более подробные описания источников тепла для сварки, их свойств, устройства, способов использования приводятся в

специальных технологических курсах и руководствах по дуговой и контактной электросварке, газовой сварке и др. Здесь же дается лишь самый краткий обзор их отличительных особенностей.

Источники тепла для сварки должны обладать: 1) достаточной тепловой мощностью; 2) высокой концентрацией тепла; 3) значи­тельной эффективностью; 4) экономичностью. Кроме того, они долж­ны быть удобными в работе.

Тепловой мощностью источника называется полное количество тепла, выделяемого им в единицу времени. В дальнейшем будем обозначать ее q, калісек.

Часть тепла бесполезно идет на нагрев окружающей атмосферы, оборудования ит. п., тогда как другая его часть эффективно расхо­дуется на нагрев изделия. Количество тепла, сообщаемое источни­ком нагреваемому изделию в единицу времени, называется эффектив­ной мощностью источника тепла qu, кал! сек.

Весьма важной характеристикой любого источника тепла являе­тся эффективный коэффициент полезного действия д,,, который представляет собой отношение эффективной мощности к полной тепловой мощности:

"Пи *= ~ • или -4u=*~' !00%.

Воздействие источника тепла на нагреваемый металл оцени­вается интенсивностью источника, которая определяет удельную теп­ловую мощность, вводимую в металл. В зависимости от характера теплового источника интенсивность его оценивается различными величинами. Для наиболее распространенных поверхностных ис­точников, передающих тепло нагреваемому телу через определен­ную поверхность, интенсивность измеряется тепловой мощностью, приходящейся на единицу поверхности нагрева— калі {см? • сек). Когда же тепло возникает в объеме самого нагреваемого тела, на­пример при пропускании электрического тока через проводник, ин­тенсивность оценивается тепловой мощностью, отнесенной к единице объема — кал/(см3 ■ сек). В практике расчетов используют также идеализированную линейную схему нагрева, принимая, что тепло - вложение происходит по линии. В этом случае интенсивность на­грева измеряется тепловой мощностью, приходящейся на единицу длины — кал!(см • сек).

Для сварочной техники особенно важен электрический нагрев проводников током, подчиняющийся закону Джоуля — Ленца. Ко­личество энергии, выделяющейся в проводнике, для цепей постоян­ного тока

А = mi = fUt = Wt дж, (III. I)

где / — ток в проводнике, а

R — сопротивление проводника, ом-
t — время протекания тока, сек

U — напряжение на концах проводника, в

W — мощность, подведенная к проводнику, $т.

Если в проводнике не происходит превращения электрической энергии в химическую (электролиз), механическую, световую и пр., то вся электрическая энергия А переходит в тепловую. Тогда для определения количества тепла Q, кал, освободившегося в проводнике, нужно лишь умножить электрическую энергию А на коэффициент а перехода от электрических единиц к тепловым:

Q = цА = 0.239Л як 0,24Д. (II 1.2)