Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Джоуля — Ленца, объемная мощность источ)> 10 Вон см ника а> = 0,24 р/э, кал/(смв с); приложенным к контактным поверхностям с поперечным сечением Р, смв, плоским источником с удельной мощностью кал/см -с, представляющим работу тока /Р на контактном сопротивлении /(>~ „ (при нагреве сопротивлением) или на сопротивлении )4 перемычек металла между торцами (при сварке оплавлением), >7а = 0,24 )т/Ч', Удельное сопротивление металла возрастает с температурой, причем особенно резко у ферромагнитных металлов [железа и стали в а-фазе (рис.
34)). Для расчетов 120 00 нагрева током в широком интервале температуры следует учитывать температурную зависимость отношения удельного сопротивления р к объемной теплоемкости су. Эту зависимость приближенно описываю г л иней. ным соотношением 0 400 Рис. 34. Изменен ие удельного сопротивления стали с температурой (МУ вЂ” малоуглеродистая, ВМ вЂ” высокомарганцовистая, КМ вЂ” кремнемарганцовистая, АУСТ вЂ” аустенитпая электродная проволока) о ([+врТ) Р Ро су (су)о (3)) Расчетные значения отношения ро/(су)о при нулевой температуре и температурного коэффициента р приведены в табл. 7, При стыковой сварке стержней сопротивлением мощность дополнительного приконтактного источника г/в, представляющего работу тока, сосредоточенного в приторцовой области у местных площадок соприкосновения, быстро убывает в ранней стадии процесса.
Поэтому для расчета температуры нагрева в поздней стадии процесса при. контактный источник считают мгновенным, приложенным в момент начала на грева (/ = О) с удельной теплотой, кал/смв Р У Асу (32) [)/ 1' 0 24~ро/(су)о здесь й и )) — расчетные коэффициенты, зависящие от свойств металла стер>к ней и от давления (табл. 7). Большим давлениямсоответствуют меньшие значения расчетных коэффициентов.
где т[э — эффективный КПД процесса нагрева электрода дугой; 5 и Вгяак — теплосодержание металла голого электрода при температурах Тк и Т„„„, или отнесенное к единице массы стержня теплосодержание металла и слоя покрытия, кал/г. Выраженная соотношением (30) мгновенная производительность д или пропорциональная ей мгновенная скорость расплавления возрастает по мере оплавления электродного прутка вследствие подогрева током. Производительность или скорость плавления электродной проволоки остаются постоянными при данных условиях процесса, но возрастают с увеличением длины вылета проволоки вследствие повышения температуры подогрева током. 7. Ковффициеиты для расчета нагрева стержней при контактной сварке встык () !Оэ, 1;ОС' — 1Оэ, 4су)о Ом смэ 'С/кал Гг ° 1О-э, кал. А/см4 /ч !о-, Аэ.с/см4 Материал 3,8 3,0 2,23 2,6 — 3 2,0 — 2,3 1,б — 1,8 93 — 89 75 — 72 78 — 75 1,27-1,21 1,18 — 1,14 0,98 — 0,94 0,19 — 0,24 0,17 — 0,21 0,21 — 0,25 1Ь 22 23,5 0,20 — 0,23 О,! 8 — 0,22 67 — 65 124 0,9 — О, 95 0,32 — О, 34 1,36 0,64 0,76 — 0,74 0,9Ь 72 5,65 2,2 0,28 0,07 — 0,08 2,33 0,34 — 0,36 2,8 0,14 — 0,15 0,09 — 0,12 0,17 — 0,18 О 12 — О 13 62 2оО 880 — 850 0,30 0,8 1,3 — 1,25 При прерывистом подогреве стержней током перед оплавлением свариваемые торцы периодически замыкают и затем размыкают, обычно не менее 3 — 5 раз.
Ток при последовательных замыканиях изменяется мало. Поэтому расчет процесса прерывистого подогрева можно вести по схеме непрерывного нагрева: осредненной за все время процесса среднеквадратичной силой тока с плот- ностью .. Г~/н / ф=/ / ', (33) гп пп г/а = 0,24(/к/эф (34) величину которого выбирают в пределах 0,4 — 0,6 В. Более высокие значения (/ соответствуют интенсивному искрообразованию прн малых скоростях движения зажима машины и большим сечениям свариваемых стержней. Схема нагрева при стыковой контактной сварке. В процессе нагрева стержней при стыковой контактной сварке расчетную температуру рабочих участков целесообразно осреднить по поперечному сечению стержней. Хотя измеренная неравномерность особенно в ранней стадии процесса, может быть значительной, в последней стадии температура практически выравнивается.
Практически возможно рассчитать температуру рабочих участков свариваемых стержней, нагре. ваемых током и приконтактным источником. Для расчета удобна схема неограниченного стержня, нагреваемого равномерно распределенным по длине неизменяющимся током и сосредоточенным приконтактиым источником — мгновенным Яа или непРеРывным ав. Эта схема хорошо описывает кратковременный процесс нагрева длинных рабочих участков стеРжней из малотеплопроводного металла при высокой плотности тока. Сталь 1О....., ., Сталь 45....., . Сталь 25 .. Сталь инструментальная !0,1% С; 0,58% Мп; 12,2% Сг) . Сталь Р!8....... Сталь корроэионностойкая !аустенитно-мартенситиая) .. Алюминий .
Медь.......... где /п — общая длительность прерывистого подогрева, с; г /в — суммарная длительность периодов включения, с (рис. 35); длительным приконтактным источником с неизменяющейся за время процесса удельной мощностью 02, выражающейся через условное падение напряжения на контакты (/»; Рис. 35. Схема изменения тока при пре рывистом подогреве температуры Та (х, 1), которая нормально распределена по оси ОХ с постоянной времени тн, выражаемой соотношением (37): Т (х, г)=Т, (г)+Т (х, г), (35) (39) Местный прерывистый нагрев стержней током при сварке оплавленнем. Температуру местного нагрева периодически замыкаемых и размыкаемых стерж- ~Та (т) = ехр (Роаг) — 1, (36) Р2 д4 е,в Рв 1Р (т Рис. 37.
Номограмма для расчета местного нагрева стержня с сопротивлением, пропорциональным температуре, длительным плоским источником дв и неизменяющимся током с плотностью 1: зависимость безразмерной температуры $~ ).су()ов — от безразмерного времени Ров1 и безразмерного Т Рв и Гров расстояния ~ — ' х от контакта а ней рассчитывают по схеме плоского длительного источника постоянной удельной мощности дв (формула (34)1 в неограниченном стержне, нагреваемом неизме- нЯющимсЯ во вРемЯ пРоцесса эффективной силой тока плотностью )вф (фоРмУла (33)1: (40) здесь т~ (х„у) — мнимая часть интеграла вероятности от комплексного аргумента (12).
Термические циклы нагрева точек, находящихся на различных расстояниях х от контактной плоскости, представлены на рис. 37 в безразмерной форме. Расчеты тепловых процессов при сварке Температура рабочих участков (рис. 36) где Т, (г) — температура нагрева бесконтактного стержня неограниченной длины током плотностью 1', работающим на сопротивлении р, линейно возрастающим с температурой; Та (х, 1) — температура местного нагрева стержней приконтактным источником Яв или ав и током плотностью 1, Работающим на сопРотивлении, пропорциональном температуре.
Нагрев бесконтактного стержня. Температура нагрева неизменяющимся током 1' = сопз1 стержня с сопротивлением, линейно возрастающим с температурой, выражается законом где ов —— 0,24 — !в — начальная скорость Рв (су)о нагрева, 'С/с. Местный нагрев при сварке сопротивлением. Температуру местного нагрева однократно замкнутых стержней в поздней стадии процесса рассчитывают по схеме мгновенного плоского источника ~в в неограниченном стержне, нагреваемом током 1'= сопз1: / х'~ Т,(х, г)= ехр ~~овт — — ~, (37) су )~4паг Чтобы сварить стержни встык сопротивлением, необходимо нагреть плоскость контакта до определенной для данного материала Т„, лежащей ниже температуры плавРис.
36. Раси е еление темпе- ления (для стали 1250 — 1350 'С), и прогреть ат ы по лине сва иваемых с. 36. РаспРеделение темпе- приконтактную зону длиной 21 выше Т Р УР по длине свариваемых пластического деформирования (для стали ос А стержней: 500 — 700' С), с тем чтобы обеспечить достав — в начале (момент й> н в — точную пластическую осадку.
Время нагрев конце 1момеит га) процесса нагрева ва контактного сечения до Т„определяют током при однократном аамыканин из соотношений (35) — (37), считая х = О. Заданной температуре нагрева соответствует для данного материала определенная величина произведения )вгн (см. табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
