Radiatia termica in timpul proceselor de sudare

Radiatia termica in timpul proceselor de sudare

Transmiterea caldurii in cazul proceselor de sudare reprezinta in marea majoritate a cazurilor o pierdere de energie. Numai o cantitate destul de redusa din energia radiata este absorbita si utilizata la topirea materialelor necesare.

Aceasta depinde de procedeul de sudare, respectiv de unghiul solid corespunzator materialelor care se topesc. Se remarca procedeul de sudare "LASER" la care energia utilizata este exclusiv radianta, dar nici in acest caz nu sunt excluse pierderile de radiatie (reflexia radiatiilor electromagnetice pe suprafata metalica si emisia electromagnetica a materialului incandescent).

Radiatia corpurilor solide poate fi exprimata cu ajutorul legii lui Stefan Boltzmann

(2.25)

unde: q - densitatea fluxului termic W/m²

T - temperatura absoluta a corpului K

C - 5,77 W/m² x K⁴ - coeficientul de radiatie a corpului absolut negru.

e - factor energetic de emisie (e < 1; in cazul corpului absolut negru e

Acest factor depinde de natura corpului, de starea suprafetei, oxizi sau impuritati, etc. si este dat in tabelul 2.1

Tabelul 2.1 Valorile factorului energetic de emisie

Dupa cum se observa din acest tabel, corpurile obisnuite intalnite in practica au o capacitate de emisie mai mica decat a corpului absolut negru si se numesc corpuri cenusii.

Sub aspectul emisiei energetice se mai disting in afara corpurilor negre si cenusii, corpurile selective (colorate), la care factorul energetic e variaza cu lungimea de unda in mod discret. O reprezentare grafica a intensitatii radiatiei emise de cele trei tipuri de corpuri, pentru o anumita temperatura la care sunt mentinute, se poate observa in figura 2.5.

1 − corp absolut negru

2 --- Corp cenusiu

3 - copr selectiv

Fig. 2.5 Surse de radiatii

Dintre corpurile solide numai izolatorii si semiconductorii se incadreaza in grupa corpurilor cenusii, avand valori ridicate ale factorilor de emisie la temperaturi joase si care scad odata cu cresterea temperaturii. Spre deosebire de acestia, metalele si oxizii metalici se comporta selectiv, dar in practica sunt considerate surse cenusii. Factorii energetici de emisie ai metalelor, au in general valori mici la temperaturi reduse si se maresc odata cu cresterea temperaturii. Intrucat factorul energetic de absorbtie la corpurile cenusii este egal cu cel de emisie, un metal aflat la aceeasi temperatura cu un nemetal are o majorare a factorului de absorbtie, odata cu cresterea temperaturii. In cazul nemetalelor, se constata o scadere a factorului de absorbtie, atunci cand creste temperatura sursei radiante

La metalele lichide, factorii de emisie au valori scazute si prin aceasta metalele lichide pot fi considerate tot corpuri cenusii, spre deosebire de lichidele obisnuite care sunt corpuri selective.

In cazul vaporilor si a gazelor se constata o repartitie neuniforma a emisiei energetice monocromatice, deci radiatia lor este selectiva, avand un spectru discontinuu.

Gazele monoatomice si biatomice nu prezinta benzi de absorbtie sau de emisie in intervalul lungimilor de unda a radiatiilor infrarosii, deci practic sunt transparente (diatermale) pentru aceste radiatii.

Bioxidul de carbon, oxidul de carbon, vaporii de apa, etc. prezinta benzi spectrale suficient de pronuntate in domeniul radiatiilor infrarosii, deci aceste gaze participa la transferul termic prin radiatie.

Plasma existenta in coloana arcului electric constituie o sursa puternica de radiatii, respectiv de pierderi energetice.