Основы теории и технологии контактной точечной сварки
Методическое пособие - Разное
Другие методички по предмету Разное
?анного состояния металла в зоне сварки.
Исходя из сказанного выше критерий жесткости режима точечной сварки КЖ, определяемый как отношение скоростей нагрева и пластического деформирования металла в зоне формирования соединения, можно выразить через отношение производных от функций (4.11) и (4.12) следующим образом:
. (4.13)
Принимая в качестве независимых переменных температуру Т и сопротивление деформации металла ?Д, в соответствии с теоремой Лагранжа зависимость (4.13) можно преобразовать к виду
, (4.14)
где Т1 и Т2, ?Д1 и ?Д2 значения Т и ?Д соответственно в начале t1 и конце t2 рассматриваемого отрезка времени ?t = t2 - t1; ?T разность значений Т за время ?t; ? среднее значение давления в отрезке времени ?t, равное ; ?1 и ?2 значения ? соответственно в начале t1 и конце t2 рассматриваемого отрезка времени ?t.
С относительно небольшой погрешностью можно допустить, что на стадии нагрева наиболее интенсивные термодеформационные процессы локализованы в зоне сварки объемом Vt, ограниченном внешними поверхностями деталей и цилиндрической поверхностью, направляющей которой является контур свариваемого контакта (см. п. 3.5.3, рис. 3.33). Тогда температуру Т в зависимости (4.13) можно выразить как среднее значение температуры в изменяющемся объеме Vt, а ее разность ?T в зависимости (4. 14), обозначив ?TС через приращения теплосодержания ?Q1 металла в объеме Vt, и тепловыделения ?QЭЭ на участке электрод электрод. Для этого, в частности, можно использовать известные решения по определению составляющих уравнения (2.27) теплового баланса при КТС. Тогда, определив теплосодержание ?Q1 через теплоемкость и тепловыделение
.
Приравняв правые части этих соотношений значение ?TС можно выразить следующей зависимостью:
,
где dПС среднее значение диаметра уплотняющего пояска dП при его изменении за период ?t от dП1 до dП2, равное ; ?Т тепловой КПД процесса КТС, равный ; АГ коэффициент
А. С. Гельмана (см. зависимость (2.16)), учитывающий уменьшение электрического сопротивления деталей за счет растекании линий тока; ?TC среднее значение удельного электрического сопротивления ?T при его изменении за период ?t от ?T1 до ?T2, равное .
Теперь зависимость (4.14) можно преобразовать к следующему виду:
. (4.15)
Известно, что при встречающихся в практике КТС отношениях [10, 15]. Тогда можно принять, что в зависимости (4.15) отношение . Поскольку ? это среднее значение давления в отрезке времени ?t [см. зависимость (4.14)], а dПС среднее значение диаметра уплотняющего пояска dП за этот же период, то в зависимости (4.15) выражение , где FЭ усилие сжатия электродов. Тогда, зависимость (4.15) для расчетов показателя жесткости режима точечной сварки КЖ можно преобразовать к окончательному виду:
, (4.16)
где коэффициент разупрочнения металла в объеме Vt;
Т0 температура металла перед сваркой, K.
Основной физический смысл показателя KЖ выражен зависимостью (4.13). Вместе с тем качественный анализ зависимости (4.16) позволяет детализировать его содержание. Так, из нее следует, что жесткость режима возрастает с увеличением силы сварочного тока IСВ, теплового КПД процесса точечной сварки ?Т, и удельного электрического сопротивления свариваемого металла ?TC, а также с уменьшением удельной теплоемкости ст и плотности ? последнего. Общеизвестно, что такое изменение перечисленных параметров приводит к увеличению тепловыделения и скорости нагрева металла в зоне сварки. К этому же приводит и повышение сопротивления деформации металла ?Д вследствие увеличения плотности тока в свариваемом контакте из-за уменьшения dП. Увеличение же усилия сжатия электродов FЭ приводит к противоположному изменению dП и уменьшению жесткости режима КТС.
Важным фактором, влияющим на жесткость режима, является разупрочнение металла в процессе КТС. Так, при его уменьшении K? > 1, а
KЖ > ?. Это вполне согласуется с тем, что при увеличении сопротивления деформации металла давление в ядре увеличивается (см. зависимость (3.59)) и вероятность образования выплеска возрастает. Таким образом, при отсутствии разупрочнения металла, когда значения K? > 1, а KЖ > ?, при реальных усилиях сжатия деталей образование выплеска становится практически неизбежным из-за увеличения давление расплавленного металла в ядре. Увеличение времени сварки, выраженного tСВ в числителе зависимости (4.16), также приводит к уменьшению показателя КЖ, т. к. при неизменном диаметре ядра, необходимо уменьшить сварочный ток IСВ, который в большей степени влияет на тепловыделение. Все это не противоречит существующим представлениям о процессе КТС.
В табл. 1 приведены результаты расчетов КЖ по зависимости (4.16), а также некоторых промежуточных параметров (?QЭЭ, ?Т, K?, dПС и dП2), достаточных для проведения проверочных расчетов. При расчетах KЖ изменение средней температуры деформируемого металла ТС, его сопротивления