Основы теории и технологии контактной точечной сварки
Методическое пособие - Разное
Другие методички по предмету Разное
?лять по зависимости (2.5).
Приближенные расчеты по зависимостям, приведенным в работах [3, 16, 207] показали, что градиент давления в ядре, обусловленный электродинамическим действием сварочного тока, не превышает 5 % от средней его величины, которая определяется термодеформационными процессами в зоне сварки. Поэтому, с целью упрощения расчетов, можно считать, что градиент давления в ядре отсутствует, т. е. допустить, что давление в ядре постоянно по всему объему и не зависит от координат r и ?. Тогда после вычисления 1-го интеграла в (3.8), который выражает величину усилия FЯt, развиваемого давлением жидкого металла в площади ядра, получаем:
, (3.9)
где РЯt среднее значение давления расплавленного металла в ядре;
Напряжения во 2-м интеграле уравнения (3.8), который выражает сумму нормальных напряжений в площади уплотняющего пояска, рационально учитывать через их среднее значение, не зависящее от координат r и ?. По теореме о среднем [208] среднее значение напряжений в площади уплотняющего пояска ?СРt можно выразить следующим образом:
.
Отсюда интеграл, который выражает сумму нормальных напряжений в площади уплотняющего пояска, можно определить следующим образом:
, (3.10)
где FПt усилие в площади уплотняющего пояска.
Тогда интегральное уравнение (3.8) термодеформационного равновесия процесса формирования соединений при традиционных способах КТС можно, с учетом сказанного выше, преобразовать к окончательному виду, удобному для практических расчетов:
, (3.11)
где, для момента времени t, dЯt и dПt диаметры, соответственно, ядра расплавленного металла и уплотняющего пояска; PЯt давление расплавленного металла в ядре; ?СРt среднее значение нормальных напряжении в площади уплотняющего пояска; FДt усилие, необходимое для сближения свариваемых деталей до соприкосновения их поверхностей; FЭt усилие сжатия деталей электродами.
Уравнение термодеформационного равновесия процесса контактной точечной сварки (3.11) позволяет для любого момента процесса формирования соединения решать две задачи.
Первая из этих задач технологическая. Решение данной задачи позволяет рассчитывать усилие сжатия электродов FЭt, как параметр режима сварки, которое необходимо для формирования уплотняющего пояска заданного диаметра dПt, величину которого можно задавать из условия устойчивого формирования соединения при КТС.
Вторая задача исследовательская. Ее решение может быть использовано при отработках новых технологий КТС. При решении этой задачи, наоборот, для любого момента процесса формирования соединения, по уравнению (3.11) можно рассчитывать диаметр уплотняющего пояска dПt при заданном значении усилия сжатия электродов FЭt.
Очевидно, что оба этих решения имеют большое практическое значение. Первое решение позволяет определить требуемое усилие сжатия электродов при выборе режимов сварки, а второе моделировать термодеформационные процессы, протекающие в зоне сварки. При этом, для решении любой из этих задач необходимо для любого момента процесса сварки определять все составляющие уравнения (3.11), т. е. количественно определять параметры основных термодеформационных процессов, которые протекают в зоне формирования соединения.
3.2. Термодеформационное равновесие силовой системы
электрод-детали-электрод при контактной точечной сварке
с обжатием периферийной зоны соединения
Способы КТС с обжатием периферийной зоны соединений, описанные в п. 1.2.3, в которых обжатие осуществляют в области уплотняющего пояска (см. рис. 1.7), не нашли широкого практического применения в основном из-за относительно низкой стойкости токопроводящего электрода. Причиной этого является то, что обжатие деталей в области уплотняющего пояска вызывает необходимость уменьшения внутреннего диаметра обжимной втулки и, следовательно, наружного диаметра рабочей части токопроводящего электрода до значений, близких к диаметру ядра, которые значительно меньше стандартных. В результате токопроводящий электрод перегревается из-за высокой плотности тока и ухудшения условий его охлаждения вследствие уменьшения площади сечения его токопроводящей части. В связи с этим был разработан способ КТС с обжатием периферийной зоны соединений вне контура уплотняющего пояска, в котором силовое взаимодействие деталей значительно сложнее, чем при традиционных способах КТС, и уже не описывается уравнением (3.11).
3.2.1. Способ контактной точечной сварки с обжатием периферийной зоны соединений вне контура уплотняющего пояска
Способ контактной точечной сварки с обжатием периферийной зоны соединений вне контура уплотняющего пояска [209] заключается в том, что в нем, как и в описанных выше, соединяемые детали сжимают токопроводящими электродами, прикладывают вокруг них дополнительное периферийное усилие для обеспечения сжатия в уплотняющем пояске и пропускают импульс сварочного тока. Отличается он тем, что дополнительное периферийное усилие прикладывают вне контура уплотняющего пояска.
При осуществлении данного способа КТС токопроводящие электроды 1 (рис. 3.2) с диаметром рабочей части DЭ и обжимные втулки 2 с внутренним диаметром dВВ и наружным диаметром dВН сжимают свариваемые детали 3, соответственно, усилиями токопров?/p>