Основы теории и технологии контактной точечной сварки
Методическое пособие - Разное
Другие методички по предмету Разное
аемых деталей
Электрическое сопротивление собственно деталей это сопротивление, которое определенным образом распределено в объеме деталей, расположенном между сжимающими их электродами.
Величину электрического сопротивления собственно детали rД в большинстве случаев определяют по методике А. С. Гельмана. Еще в 40-х годах 20-го в. им была теоретически определено распределение потенциалов в свариваемых деталях путем решения методом конечных разностей дифференциального уравнения, описывающего электрическое поле
, (2.15)
где ? потенциал в рассматриваемой точке; z и r цилиндрические координаты пространства.
Решением этого уравнения с граничными условиями, отражающими особенности протекания электрического тока при точечной сварке на участке электроддеталиэлектрод, им определена топография растекания линий тока в деталях до диаметра dj (см. рис 2.18) при различных условиях сварки и разработана инженерная методика расчета электрического сопротивления rД собственно свариваемых деталей [16, 85, 155]:
, (2.16)
где: АГ коэффициент (рис.2.20), учитывающий уменьшение сопротивления детали rД относительно сопротивления цилиндра rЦ, высотой s и диаметром dК, которое происходит из-за растекания линий тока до диаметра dj; ?Т удельное электрическое сопротивление металла деталей; kР коэффициент, учитывающий неравномерность нагрева деталей.
Следует отметить поразительную, для того времени и тех вычислительных средств (расчетов на арифмометрах), точность решения
А. С. Гельмана. В 70-х годах многие исследователи подобные задачи начали решать на ЭВМ. Естественно, что некоторые из них пытались уточнить решение А. С. Гельмана. Как это ни удивительно, но значения коэффициента АГ (сейчас его так и называют коэффициент Гельмана), полученные с помощью арифмометра [155] и ЭВМ, например, в работе [157], практически совпадают.
При решении этой же задачи растекание линий тока в деталях
К. А. Кочергин моделирует их токопроводящее сечение в виде двух усеченных конусов, вершинами обращённых к контактам (показаны штриховыми линиями на рис 2.18). Это же сопротивление деталей rД он рассматривает как сумму сопротивлений конусов и сопротивлений за счет искривления линий тока в близи контакта (уменьшения площади токопроводящего сечения). В результате такого решения [4, 13] величину rД им предложено определять по следующей зависимости:
, (2.17)
где ? коэффициент, который представляет собой отношение электрического сопротивления конусов к сопротивлению цилиндра диаметром dК и высотой, равной толщине деталей s.
При расчетах rД по зависимости (2.17) значение диметра dj, до которого происходит растекание линий тока в деталях, т. е. диаметра основания конуса, определяется через тот же коэффициент А.С. Гельмана АГ:
.
Таким образом, по существу эти методики расчета электрического сопротивления свариваемых деталей представляют собой одно и то же решение данной задачи. Они различаются только тем, что в зависимости (2.16) рассчитывается уменьшение rД, которое происходит из-за растекания линий тока в деталях до диаметра dj, относительно сопротивления цилиндра, диаметром dК, а в зависимости (2.17) наоборот, рассчитывается увеличение rД относительно сопротивления цилиндра, диаметром dj, которое происходит из-за сужения линий тока у контактов до диаметра dК.
Преимущественное применение в практике расчетов зависимости (2.16) объясняется, во-первых, тем, что диаметр контакта dК, в отличие от dj, в процессе сварки можно легко измерить, а во-вторых, по-видимому, и тем, что методика А.С. Гельмана предложена намного раньше.
2.3.3. Общее электрическое сопротивления зоны сварки
Многочисленными исследованиями процесса КТС к настоящему времени однозначно установлены зависимости электрического сопротивления участка электродэлектрод rЭЭ от основных факторов, воздействующих на него при точечной сварке. В общем случае величина rЭЭ и ее изменение при КТС зависят от параметров режима сварки, толщины деталей и свойств их металла, формы и размеров рабочих поверхностей электродов. Наибольшее влияние на исходную величину электрического сопротивления участка электродэлектрод rЭЭ оказывают свойства материала деталей, состояние их поверхностей и время tВ выдержки деталей от момента зачистки до сварки, усилие сжатия электродов FЭ, форма и размеры их рабочих поверхностей (dЭ или RЭ).
С увеличением усилия сжатия электродов FЭ исходное электрическое сопротивление участка электродэлектрод всегда уменьшается
(рис. 2.21). При этом одновременно с уменьшением величины rЭЭ уменьшается и разброс его значений, т. е. повышается их стабильность. Именно поэтому применение повышенного усилия сжатия электродов является одним из основных и наиболее простых технологических приемов, которым в практике КТС повышают стабильность показателей качества получаемых сварных соединений [2, 3, 8…11, 14…17].
С увеличением времени выдержки деталей от момента зачистки до сварки tВ увеличивается как величина rЭЭ, так и разброс его значений. То есть в этом случае, наоборот, стабильность электрического сопротивления участка электродэлектрод умен