Основы теории и технологии контактной точечной сварки
Методическое пособие - Разное
Другие методички по предмету Разное
?дра
Таким образом, основным фактором, дестабилизирующим электрическое сопротивление зоны сварки (участка электродэлектрод) и, в конечном итоге, параметры качества получаемых соединений, является в основном электрическое сопротивление контактов. Поэтому при приближённых технологических расчётах, например, сварочного тока по зависимости (1.11), сопротивление зоны сварки rЭЭ обычно принимают равным его значению в конце процесса КТС rЭЭК. [3]
Для упрощения расчета rЭЭ = 2rД (при сварке двух деталей одинаковой толщины) используют условную схему термодеформационного состояния металла зоны сварки. В частности, учитывая, что в контакте электроддеталь его диаметр dKЭД примерно равен диаметру рабочей поверхности электрода dЭ (dKЭД ? dЭ) (см. табл. 1.1), а диаметр контакта детальдеталь dKДД приближённо равен диаметру уплотняющего пояска dП (dKДД ? dП) и то, что dЭ мало отличается от dП, условно принимают dП ? dЭ (где dП ? 1,2 dЯ). Кроме того, принимают также, что сопротивления контактов rЭД и rДД равны нулю.
При таких допущениях определяемое сопротивление rЭЭ представляют как сумму сопротивлений двух условных пластин одинаковой толщины s, каждая из которых нагрета до некоторой средней температуры Т1 и Т2 (рис. 2.24). Тогда искомое сопротивление rЭЭК определяется следующей зависимостью [3]:
. (2.18)
Удельные электросопротивления деталей ?1 и ?2 (см. рис. 2.23) определяют соответственно по температурам Т1 и Т2 для полулистов, прилегающих к электродам и контакту детальдеталь соответственно (рис. 2.24). В частности, при сварке деталей из низкоуглеродистых сталей Т1 и Т2 принимают соответственно равными 1200 и 1500 С, а для алюминиевых сплавов 450 и 630 С. Коэффициент kP, учитывающий неравномерность нагрева деталей, для сталей принимают равным ~ 0,85, для алюминиевых и магниевых сплавов ~ 0,9. При сварке деталей толщиной 0,8…3 мм коэффициент А. С. Гельмана АГ (см. рис. 2.20) принимают равным ~ 0,8 [3].
Значения сопротивлений, рассчитанные по зависимости (2.18), как правило, согласуются с экспериментальными данными, в частности, приведенными в табл. 2.4.
Таким образом, электрическая проводимость зоны сварки, определяемая электрическим сопротивлением свариваемых деталей и контактов электроддеталь и детальдеталь, зависит от большого числа технологических факторов точечной сварки и отличается значительной нестабильностью, в первую очередь, из-за нестабильности электрических сопротивлений контактов электроддеталь и детальдеталь. Поэтому при приближенных решениях технологических задач КТС проводимость зоны сварки оценивают по электрическому сопротивлению только свариваемых деталей.
2.4. Нагрев металла в зоне сварки и методы количественной его оценки
Для решения технологических задач точечной сварки в большинстве случаев требуется определить количество теплоты, выделившееся в зоне сварки, и распределение в ней температуры. Характер температурного поля в зоне формирования соединения определяют в основном два процесса, одновременно протекающие и противоположно направленные: тепловыделение сварки и теплопередача из нее в окружающий холодный металл и электроды [2…4, 158].
Наиболее точные значения параметров тепловыделения и распределения температуры получают путем решения дифференциальных уравнений распределения потенциалов и теплопроводности. Вместе с тем, при проектировании технологий КТС в основном применяют приближенные инженерные методики расчетов этих параметров, поскольку они более наглядно отражают тепловые процессы, которые протекают в зоне формирования точечного сварного соединения, и, в ряде случаев, вполне удовлетворяют по точности расчетов.
2.4.1. Источники теплоты в зоне формирования сварного соединения
При КТС в зоне сварки действует несколько источников теплоты. Нагрев металла в зоне сварки происходит в основном за счет генерирования теплоты в свариваемых деталях, а также на электрических сопротивлениях участка электродэлектрод, при прохождении через них электрического тока (рис. 2.25).
Основное количество теплоты, выделяющейся при прохождении сварочного тока, в процессе точечной сварки (> 90 % от общего его количества QЭЭ, выделяющегося за цикл сварки в зоне формирования соединения на участке электродэлектрод [3]) происходит в свариваемых деталях, где действует ее источник, распределенный в объеме металла деталей, проводящем электрический ток.
Линии электрического тока j в свариваемых деталях претерпевают заметные искривления, вследствие чего площадь элементарной силовой трубки тока ?S меняется в зависимости от ее длины dl. С учетом этого суммарное количество теплоты QД, которое выделяется в деталях на собственно их сопротивлениях rД, может быть определено по закону Джоуля Ленца, записанному следующим образом [4, 13]:
, (2.19)
где j плотность тока; ? удельное электрическое сопротивление металла свариваемых деталей, по которому протекают линии тока j; S площадь сечения, по которому растекаются линии тока; T и t координаты температуры и времени.
Кроме того, некоторое количество теплоты (< 10 % от QЭЭ [3]) генерируется в контактах детальдет?/p>