ДС. ОЗ «Физические основы источников энергии», специальность 150202.65 «Оборудование и технологии сварочною производства»
(Название дисциплины; индекс(ы) дисциплины в учсбном(ых) плане(ах) для которых читается дисциплина. Для УМКД. предназначенных одновременно для нескольких направлений или специальностей указываются все их коды.)
Кафедра М2-КФ
(сокращенное название обеспечивающей кафедры)
Доцент, к. т.н. ,
(Должность, ученая степень, Ф. И.О. разработчиков УМК, конгактные телефоны, адрес электронной почты разработчика - при ее наличии)
Виды и объем занятии но дисциплине
Виды учебных работ: | Объем работ, в часах | 6-й семестр 17 недель |
Выделено на дисциплину | 68 | 68 |
Аудиторная работа | 51 | 51 |
Лекции | 34 | 34 |
Семинары | - | - |
Лабораторные работы | 17 | 17 |
Самостоятельная работа | 17 | 17 |
Экзамены | экзамен | Экзамен |
(Общая трудоемкость дисциплины в часах по семестрам, с перечислением всех видов занятий и соответствующего количества часов по учебному плану направления или специальности; форма отчетности по семсарам - экзамен, зачет, дифф. зачет)
Цель - планируемые результаты изучения дисциплины:
Студент должен знать следующие законы:
- теплового излучения (Планка, Стефана-Больцмана); теплопроводности (Фурье); прохождения излучения через среду (Бугера); распределения удельных тепловых потоков в источнике энергии (нормальный закон распределения вероятностей и др.); физические основы и классификацию процессов сварки; расчеты энергоемкости процессов сварки и энергетической эффективности источника; виды электрических разрядов, элементарные процессы в плазме дуги; элементы термодинамики плазменных процессов, баланс энергии в дуговом промежутке; эмиссионных процессов на поверхности твердых тел; магнитодинамические явления, происходящие в сварочной дуге; особенности влияния газовой среды и атмосферного давления на процессы, происходящие в различных зонах столба дуги и приэлектродных областях; основные особенности формирования источников для различных методов сварки.
Студент должен уметь:
•вести анализ и разработку современных средств оценки источников энергии для сварки, резки и местной термической разработки с учетом требований технологического процесса и конструктивных особенностей изделий.
- составлять алгоритмы расчетов для различных схем введения энергии в свариваемое изделие;
Студент должен получить навыки:
- работать на оборудовании, позволяющем оценивать энергетические характеристики источников нагрева и определять для каждого конкретного случая оптимальные параметры этих источников
(цель преподавания дисциплины, требуемые результаты изучения дисциплины)
Место дисциплины в образовательной программе
1.Педшествующие дисциплины
(Приводится перечень дисциплин с указанием разделов (тем), усвоение которых студентами необходимо для изучения данной дисциплины.)
Физика
- Физическая термодинамика Оптика Электричество и магнетизм Волны Квантовая механика
Химия
- Физико-химические свойства металлов Электрохимические процессы
Математика
- Математический анализ Теория вероятности и математическая статистика
2. Является основой для дисциплин:
(использование дисциплины в последующем образовательном процессе)
Теория сварочных процессов
Технология и оборудование сварки плавлением
Структура и ключевые понятия дисциплины:
1. Основные понятия и определения: Температурное поле, градиент, теплофизические свойства, распределение энергии, характер переноса энергии, электрон, атом, когерентный луч, электронный луч, фотонный луч, твердое тело, газ, масса, энергия, поле (элекгромагнитное, гравитационное).
2. Введение. Классификация процессов сварки, механизм образования монолитных твердых тел
(2 часа): Стадии сварочного процесса. Энергия активизации. Сварка в жидкой и твердой фазе, пайка, склеивание, физическое состояние соединений при сварке, пайке, склеивании. Термические и термомеханические процессы при сварке. Прессово-механические процессы.
3. Требования к сварочным источникам энергии (2 часа): Законы распределения и законы введения тепла в материал на примерах различных источников энергии. Выбор схем процессов сварки и соответствующий выбор источников энергии для данного вида сварки, сварки конструкций и материалов.
4. Процессы в дуговой разряде (4 часа): Проводимость твердых тел (известные из физики в школе) жидкостей, газов. Электрический разряд в газах и в вакууме. Дуговой разряд. Методы возбуждения дуги. Законы и закономерности дугового процесса. Дуга для сварки. Вольтамперная характеристика в плазме дуги. Эффективное сечение взаимодействия.
5. Излучение плазмы. Эффект Рамзауэра. Элементы термодинамики плазмы (2 часа): Электронная и ионная температуры. Термическое равновесие. Квазинейтральность.
6. Саморегулирование в столбе дуги (2 часа): Баланс энергии в столбе. Температура дуги. Влияние газовой среды.
7. Приэлектродные области дугового разряда (4 часа): Эмиссионные процессы на поверхности твердых тел. Пленочные и оксидные катоды. Переходные области дуги. Баланс энергии в приэлектродных областях. Плазменные струи в дуге.
8. Магнитогидродинамика сварочной дуги (4 часа): Маг нитное поле столба дуги. Магнитное поле сварочного контура. Магнитное поле. Действие ферромагнитных масс. Внешнее магнитное поле и дуга. Управление магнитным полем. Перенос металла в сварочных дугах. Виды переноса металла. Силы, действующие в дуге. Управление переносом металла.
9. Разновидности дуговых разрядов, применяемых в сварочной технике (4 часа): Особенности дуги переменного тока. Вентильный эффект и постоянная составляющая тока. Сварка на переменном токе алюминиевых и магнитных сплавов. Виды сварочных дуг. Ручная дуговая сварка. Сварка под флюсом. Металлические дуги в защитных газах и в вакууме. Сварочные дуги с плавящимся электродом. Сварка вольфрамовым электродом. Вакуумные дуги с неплавящимся электродом. Плазменно-дуговые процессы. Виды и особенности сжатых дуг. Газовые среды. Применение плазменных источников энергии.
10.Термические не дуговые источники энергии (6 часов): Электронно-лучевые источники. Получение электронного луча. Физические характеристики. Передача энергии электронов твердому телу. Применение электронно-лучевых процессов. Фотонно-лучевые источники. Полихроматический свет. Когерентное излучение лазеров. Физические характеристики лазеров. Взаимодействие излучения с веществом. Применение фотоннолучевых источников. Электрошлаковая ванна. Физические особенности. Баланс энергии. Газопламенные источники. Физико-химические процессы. Атмосфера газового пламени.
11. Термонрессовые прессово-механические источники энергии (4 часа): Классификация термопрессовых источников. Процессы термопрессовой сварки. Контактная сварка. Кузнечная сварка и ее разновидности. Классификация прессово-механических источников. Прессово-механический контакт и холодная сварка. Трущийся контакт и сварка трением. Ударный контакт. Сварка взрывом.
(основные модули дисциплины и ее ключевые понятия в соответствии с образовательным стандартом)
