Основы теории и технологии контактной точечной сварки
Методическое пособие - Разное
Другие методички по предмету Разное
?ые вне зоны формирования соединения, например, при точечной сварке с обжатием периферийной зоны соединения. Таким образом, значение вторичного тока сварочной машины I2 зависит от сварочного тока IСВ и тока шунтирования IШ:
(1.9)
Ток шунтирования. Зона проводимости тока шунтирования представляет собой электрическую цепь с сопротивлением rШ, параллельную электрической цепи зоны сварки с сопротивлением rЭЭ. Вследствие этого силу тока шунтирования можно вычислить по формуле [3]:
, (1.10)
где электрическое сопротивление шунтирующей ветви; ? удельное электрическое сопротивление металла свариваемых деталей;
kЭ коэффициент ();
s толщина детали; bПР ширина шунта, приведенная с учётом растекания тока и равная ; dП и dШ диаметры уплотняющего пояска и шунтирующего контакта соответственно.
Сварочный ток. От силы сварочного тока размеры ядра расплавленного металла зависят в наибольшей степени (рис. 1.9, б). С увеличением IСВ проплавление деталей А и диаметр ядра dЯ растут почти прямо пропорционально изменению IСВ.
Силу сварочного тока IСВ, по той же причине, что и tСВ, пока определяют только ориентировочно по технологическим рекомендациям или по эмпирическим зависимостям [2…4, 7…11, 13, 15…17]. В отличие от tСВ, для определения которого расчетные методики вообще отсутствуют, для определения IСВ в теории КТС предложено много самых разнообразных зависимостей, к сожалению, не отличающихся высокой точностью и универсальностью, например, зависимостей следующего вида [73...76]:
; ;
; ,
где s толщина деталей; dЭ диаметр рабочей поверхности электрода;
ki опытный коэффициент; ? температура плавления (с учетом скрытой теплоты плавления); ? и ? удельное электрическое сопротивление и коэффициент теплопроводности; dТ диаметр ядра (см); ?Т удельное электрическое сопротивление металла в момент его плавления (мкОм/см).
В практике традиционных способов КТС для сварочного импульса, длительностью tСВ, усредненную силу сварочного тока IСВ чаще всего приближенно рассчитывают по следующей зависимости, которая получена из общеизвестного закона Джоуля Ленца [8…11, 16]:
, [3] (1.11)
где QЭЭ количество теплоты, выделяющееся в зоне сварки, которое требуется для образования сварного соединения заданных размеров (величина QЭЭ определяется по уравнению теплового баланса (см. ниже п. 2.4.3));
mr коэффициент, который учитывает изменение сопротивления зоны сварки rЭЭ в процессе формирования соединения (для низкоуглеродистых сталей он равен , для алюминиевых и магниевых сплавов , для коррозионно-стойких сталей , для сплавов титана ; rДК электрическое сопротивление деталей в конце сварки (определение rДК см. ниже п. 2.3.3).
1.3.3. Усилие сжатия электродов
Усилие сжатия электродов (сварочное усилие) FСВ один из важнейших параметров режима КТС, который оказывает влияние на все основные процессы, ответственные за формирование соединения, в частности, на микро- и макропластические деформации, на выделение и перераспределение теплоты, на охлаждение металла в зоне сварки и кристаллизацию его в ядре.
С увеличением FСВ увеличиваются пластические деформации металла в зоне сварки и площади контактов, уменьшается плотность тока в них, уменьшается электрическое сопротивление участка электродэлектрод и стабилизируется его величина. Поэтому при постоянстве остальных параметров режима увеличение FСВ вызывает уменьшение размеров ядра
(рис. 1.9, в), прочности сварных точек при одновременном понижении и их стабильности. Если же увеличение FСВ сопровождается таким увеличением IСВ или tСВ, что размеры ядра остаются неизменными, то с ростом величины сварочного усилия прочность точек возрастает и становится более стабильной. [10, 77…79]
Как и сварочный ток, сварочное усилие определяют в основном по эмпирическим зависимостям, предложенным для приближенного расчета или пересчета сварочного усилия и основанным на подобии процессов КТС. Методики пересчета FСВ исходят из подобия процессов формирования соединений при сварке деталей из одних и тех же металлов разных толщин. Все они, к сожалению, также не отличаются ни высокой точностью, ни универсальностью. В частности, для пересчетов и расчетов FСВ предложены следующие зависимости [10, 15, 73, 80...82]:
; ;
; ; ;
; ,
где F0 удельное сварочное усилие; dЯ диаметр ядра расплавленного металла с известным FСВ; dЯ диаметр ядра, для которого рассчитывают FСВ; P0 удельное давление, определяемое экспериментально; dЭ диаметр рабочей поверхности электрода; s толщина деталей; k1 и k2 коэффициенты, учитывающие сопротивление деформации металла и конструктивную жесткость изделия; ?02 условный предел текучести свариваемого металла при нормальной температуре; предел текучести свариваемого металла при температуре 300о С;
1.3.4. Форма и размеры рабочих поверхностей электродов
Форма и размеры рабочих поверхностей электродов (рис. 1.3: dЭ при плоской и RЭ при сферической), контактирующие со свариваемыми деталями, существенно влияют