Geum.ru

Основы теории и технологии контактной точечной сварки

Методическое пособие - Разное

Другие методички по предмету Разное

ия соединения, в любой момент времени t, внутри изменяющегося контура уплотняющего пояска L1t протекают те же процессы, что и при традиционных способах КТС. Поэтому напряжения и силы, действующие в зоне формирования соединения и нормальные относительно плоскости свариваемого контакта, обозначим теми же функциями, что и в модели традиционных способов контактной точечной сварки без обжатия периферийной зоны соединений (см. зависимости (3.1)…(3.5)):

  1. напряжения в площади SЭt контакта электроддеталь;

  2. напряжения в площади SПt свариваемого контакта детальдеталь;

  3. распределение электродинамических сил по площади Sjt растекания тока, которые приведены к плоскости контакта и нормальны к ней;

  4. распределение давления по площади SЯt ядра в плоскости свариваемого контакта;

  5. напряжения, возникающее из-за упругой деформации деталей при их сближении до соприкосновения, которые распределены так же по цилиндрической поверхности, но отличающейся тем, что ее направляющей является не контур уплотняющего пояска L1t, а внешний контур L3t кольцевого контакта.

    6. Применительно к данной модели, пусть распределение нормальных напряжений ?4, относительно плоскости свариваемого контакта, в площади SВt кольцевого контакта обжимная втулкадеталь описывается функцией:

    , (3.12)

    а в площади SКt кольцевого контакта детальдеталь функцией:

. (3.13)

Тогда равновесие элемента замкнутой силовой системы электроддеталиэлектрод (одной детали), имеющей при сварке одну степень свободы перемещение по координате z (ось электродов), в цилиндрической системе координат, аналогично уравнению (3.7), с учетом функций (3.12) и (3.13), описывается следующим интегральным уравнением:

(3.14)

В данной модели параметры термодеформационных процессов внутри контура L1t уплотняющего пояска и вне внешнего контура L3t кольцевого контакта детальдеталь аналогичны параметрам при традиционном способе сварки. Поэтому 1-ый, 2-ой, 5-ый и 6-ой интегралы в уравнении (3.14) с такими же допущениями, как и в уравнении (3.8): зона сварки осесимметрична, давление расплавленного металла в ядре постоянно по всему объему, вычисляют так же, как и для традиционных способов КТС. Поскольку электродинамические силы отталкивания деталей, как и при обычных условиях КТС незначительны по сравнению с усилием сжатия в свариваемом контакте, то 3-ий интеграл в уравнении (3.14), как и в уравнении (3.8), можно принять равным нулю. Очевидно, что значения 7-го и 4-го интегралов равны усилиям сжатия, распределенным по площадям кольцевых контактов втулкадеталь FОt и детальдеталь FКt:

, (3.15)

. (3.16)

Тогда с учетом сказанного и зависимостей (3.9), (3.10), (3.15) и (3.16) уравнение (3.14) можно преобразовать к форме, аналогичной уравнению (3.11) и удобной для практических расчетов:

. (3.17)

Здесь, 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; FКt усилие сжатия деталей в кольцевом контакте; FЭt усилие сжатия деталей токопроводящими электродами; FОt усилие обжатия деталей втулками.

Наибольшую практическую ценность представляют решения уравнения (3.17) относительно FЭt и FОt (расчет режимов) при заданных значениях dПt и dВВ, либо относительно dПt (анализ процесса) при заданных значениях FЭt, FОt и dВВ. При этом значения РЯt, dЯt, ?СРt и FДt могут быть рассчитаны по тем же методикам, что и в уравнении (3.11).

При практических расчетах по уравнению (3.17) усилие FКt, распределенное по площади кольцевого контакта втулкадеталь всегда равно усилию обжатия FОt, которое либо задается, либо рассчитывается как параметр режима сварки. Усилие же, распределенное по площади кольцевого контакта детальдеталь FКt можно определить из условия равновесия кольцевого элемента детали (рис. 3.4), ограниченного контурами L1t и L3t, которое в интегральной форме можно записать следующим образом:

, (3.18)

где распределение напряжений по цилиндрической поверхности, образующая которой параллельна оси электродов, а направляющей является контур L1t.

 

Очевидно, что в уравнении (3.18) 2-ой, 3-ый и 4-ый интегралы при тех же допущениях, аналогичны соответствующим интегралам уравнения (3.14) и равны, как и в (3.17), соответственно, FКt, FДt и FОt.

Точно вычислить 1-ый интеграл в уравнении (3.18) для определения FКt в уравнении (3.17), то есть решить дифференциальное уравнение
С. Жермен-Лагранжа, в настоящее время затруднительно по причинам, описанным в п. 2.1.2. Но если учесть, что температура по ширине уплотняющего пояска изменяется от температуры плавления ТПЛ металла (на границе ядра) до температуры, равной примерно 0,2ТПЛ (на внешнем его контуре), то решение можно упростить. В этом случае можно допустить (поскольку модуль упругости Е > 0), что при упругом прогибе деталей между контурами L1t, и L2t, который