Основы теории и технологии контактной точечной сварки
Методическое пособие - Разное
Другие методички по предмету Разное
еской деформации металла при КТС, предопределяет осреднение температуры в объеме металла зоны интенсивных пластических деформаций. Рассчитать среднюю температуру металла пластически деформируемого в зоне сварки можно по зависимости (3.44).
В разделе 2.5.2 экспериментально определено, что пластические деформации металла зоны сварки на стадии нагрева в основном локализованы в области, ограниченной контуром L1, диаметр которого dДt на 5...15 % больше диаметра dПt уплотняющего пояска, т. е.
(рис. 3.33). При расчете же давления в ядре радиус внешней границы металла, находящегося в пластическом состоянии, определен и теоретически. Из зависимостей (3.58) и (3.59) получаем: . Поскольку эти результаты приближенно равны, при расчете средней температуры внешней границей зоны интенсивных пластических деформаций рационально принять окружность диаметром . Внутренней же границей пластических деформаций до начала плавления металла является ось электродов (рис. 3.33, слева), а после появления ядра расплавленного металла (рис. 3.33, справа) окружность с диаметром dЯt. Поскольку приняты допущения, что зона интенсивных пластических деформаций при КТС осесимметрична по координате r и симметрична относительно плоскости свариваемого контакта по координате z, то среднюю температуру деформируемого металла можно определять только в одной четверти зоны точечной сварки. Следовательно, для определения ТДt по зависимости (3.44) в нее следует подставить следующие пределы интегрирования: , , , .
После подстановки этих пределов интегрирования, вычисления интегралов и преобразований по зависимости (3.44) получаем формулу для расчета средней температуры деформируемого в зоне сварки металла ТДt в любой момент t процесса формирования точечного сварного соединения при [210, 217]:
, (3.81)
где для момента времени t, ТПЛ температура плавления свариваемого металла; tНП время начала плавления металла (см. зависимость 3.37);
azt, art и с коэффициенты (см. зависимость 3.36); функция ошибок (см. зависимость (3.42)... (3.44)); s толщина деталей; dЯt и dПt диаметры ядра и уплотняющего пояска соответственно.
3.5.4. Определение высоты уплотняющего пояска в свариваемом
контакте
Для решения технологических задач точечной сварки с обжатием периферийной зоны соединений по уравнению (3.17) в любой момент процесса формирования соединения необходимо определять высоту уплотняющего пояска hПt (рис. 3.34), которая входит в зависимость (3.19).
В процессе формирования точечного сварного соединения происходит пластическое течение металла в зоне сварки к контакту деталь деталь вследствие его температурного расширения, увеличения объема при расплавлении в ядре, неравномерного нагрева и сложного объемного напряженного состояния (см. п. 2.5.2). Как показано выше в п. 3.5.2, при пластической деформации металла в зоне сварки к контакту между деталями смещается объём VСМt в результате чего между свариваемыми деталями образуется рельеф (уплотняющий поясок) высотой hПt. Поскольку считается, что металл при пластической деформации не сжимается [200, 219...221, 224...230], высоту уплотняющего пояска hПt в любой момент t процесса формирования соединения можно определить следующим образом:
, (3.82)
где в момент времени t, VСМt объем металла зоны сварки, смещенный к свариваемому контакту; SКt площадь контакта детальдеталь.
Изменение смещённого объёма VСМt в процессе точечной сварки описывается интегральным выражением (3.67). Тогда, выразив площадь контакта детальдеталь SКt интегральной зависимостью
(3.83)
и подставив ее совместно с зависимостью (3.67) в формулу (3.82) получаем интегральное выражение, которое позволяет в любой момент времени t на стадии нагрева определить высоту уплотняющего пояска hПt, [204, 210]:
, (3.84)
где обозначения полностью соответствуют зависимости (3.67).
Точные аналитические расчеты по зависимости (3.84) затруднительны, а для решения технологических задач может быть и не рациональны, по тем же причинам, что и зависимости (3.68). При допущениях же, которые были сделаны для зависимости (3.68), в частности, об осесимметричности зоны сварки и о ее симметричности относительно плоскости свариваемого контакта, по зависимости (3.82) можно производить приближённые технологические расчёты. В этом случае, вычислив интеграл в (3.83)
(3.85)
и подставив его, совместно с зависимостями (3.70)…(3.77), в выражение (3.84) после преобразований получаем формулу для расчетов высоты уплотняющего пояска в любой момент t процесса формирования соединения при сварке деталей одинаковой толщины [204, 243]:
, (3.84)
где для момента времени t, ?Т температурный коэффициент линейного расширения; ТПЛ температура плавления свариваемого металла;
tНП время начала плавления металла (см. зависимость 3.37); azt, art и с коэффициенты (см. зависимость 3.36); функция ошибок (см. зависимость (3.42)...(3.44)); s толщина деталей; dПt диаметр уплотняющего пояска; ?* коэффициент увеличения объема металла ядра при его плавлении; приращение высоты уплотняющего пояска hПt за счет вдавливания электродов, равное:
при сферической рабочей поверхности электрода
,
при конической и цилиндрической форме элект?/p>