Основы теории и технологии контактной точечной сварки
Методическое пособие - Разное
Другие методички по предмету Разное
?тродов при КТС обычно не превышает 10...20 % от толщины s свариваемых деталей, т. е. , а радиусы электродов со сферической рабочей поверхностью , при которых и практически не влияет на результат расчета объема . По этой же причине можно пренебречь разностью между dЭ и dOt в зависимости (3.75), так как при и , т. е. при , и определять объем по зависимости (3.76) как при цилиндрическом, так и коническом электродах.
Наиболее сложной задачей при расчетах вытесненного электродами объема по зависимостям (3.74) и (3.76) является определение глубины вдавливания электродов ct в процессе формирования соединения. В настоящее время можно прогнозировать лишь качественный характер изменения этого параметра. Определить же значения ct расчетным путем в процессе КТС с учетом напряженно-деформированного состояния металла области зоны сварки, прилегающей к электроду, пока не удается из-за сложности протекающих там термодеформационных процессов. Поэтому в данной методике значения ct приближенно определяются через диаметр контакта электроддеталь. С точностью до 0,01 % значения ct можно выразить через диаметр отпечатка dо (контакта электроддеталь) при сварке электродами со сферическими рабочими поверхностями [84]: .
Экспериментальные исследования показали, что диаметр dЭt контакта электроддеталь при точечной сварке изменяется подобно изменению диаметра dПt контакта детальдеталь (рис.3.32). При этом установлено, что в начале процесса КТС dЭt, на 5...15 % больше dПt, а в конце процесса наоборот, dПt примерно на столько же больше, чем dЭt. Поэтому, для приближенных расчетов можно принять, что dЭt и dПt изменяются при сварке одинаково. Тогда изменение значений глубины вмятин от электродов в поверхностях деталей ct в процессе сварки электродами со сферической рабочей поверхностью при расчетах вытесняемого ими объема металла по зависимости (3.74) можно выразить через изменение диаметра уплотняющего пояска следующим образом:
. (3.77)
Практика сварки электродами со сферической и плоской рабочими поверхностями показывает, что при сварке на режимах близких к оптимальным, например, рекомендованных в работах [3, 9, 11, 15...17], глубина их вдавливания в поверхности деталей в процессе формирования соединения изменяется примерно одинаково. Поэтому, при приближенных технологических расчетах значений по зависимости (3.76) величину ct можно определять по зависимости (3.77) и для условий сварки электродами с плоской рабочей поверхностью, если подставить фиктивное значение RЭ, рекомендованное для этой же толщины деталей, например, в работах [3, 11, 16].
Тогда зависимость (3.68) для расчета степени пластической деформации металла в зоне сварки ?t в любой момент t процесса формирования соединения на стадии нагрева с учетом сказанного выше и зависимостей (3.71), (3.73) и (3.77) можно преобразовать к следующему окончательному виду, удобному для практических расчетов [210, 217]:
(%), (3.78)
где для момента времени t, ?Т температурный коэффициент линейного расширения; azt, art и с коэффициенты (см. зависимость 3.36); tНП время начала плавления металла (см. зависимость 3.37); функция ошибок (см. зависимость (3.42)... (3.44)); s толщина деталей; dПt диаметр уплотняющего пояска; ?* коэффициент увеличения объема металла ядра при его плавлении; приращение степени пластической деформации ?t металла зоны сварки при вдавливании электродов, равное:
при сферической рабочей поверхности электрода
,
при конической и цилиндрической форме электрода
;
RЭ и dЭ радиус (при сферической) и диаметр (при плоской) рабочих поверхностей электродов; сt глубина вдавливания электродов в поверхности деталей (см. зависимость 3.77).
Таким образом, зависимость (3.78) позволяет при технологических расчетах приближенно определить степень пластической деформации ?t металла в процессе формирования точечного сварного соединения в любой его момент t на стадии нагрева.
Скорость деформации, как это общепринято в теориях пластичности и обработки металлов давлением это изменение степени деформации ?t в единицу времени [220, 221, 227,228], т. е.:
. (3.79)
Размерность скорости деформации зависит от размерности ее степени и может быть или : .
В соответствии с выражением (3.79) скорость деформации можно определить как производную от функции, описывающей изменение по времени степени пластической деформации металла зоны сварки, т. е. производную от зависимости (3.78). Однако в связи с тем, что она содержит не дифференцируемую аналитически erf функцию, то точное аналитическое определение скорости деформации по (3.79) невозможно. Даже при приближенном дифференцировании функции [216] получается очень громоздкая и неудобная для практических расчетов зависимость скорости деформации от времени. Поэтому скорость деформации ut для любого момента t процесса сварки рациональнее определять численным дифференцированием зависимости (3.78) , т. е. [210, 217]:
, (3.80)
где ??t приращение степени деформации за отрезок времени между текущим и предыдущим моментами расчета скорости деформации .
3.5.3. Определение температуры металла в зоне пластических
деформаций
Методика, по которой рассчитывается изменение сопротивления пластич