Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 11
Текст из файла (страница 11)
7). Таким образом, необходимая длительность нагрева для сварки встык сопротивлением стержней для данного металла обратно пропорциональна квадрату плотности тока, Процесс выравнивания, Температуру в стадии выравнивания по окончании нагрева током длительностью ти при однократном замыкании определяют как сумму двух температур: температуры рабочего участка длиной 21 в неограниченно длинном стержне, равномерно нагретом до Т, (1в), Тт(х, т)= — Т Г х+1 х — 1 — ег1 (38) У4а (т' — 1„) У4а (т — тн) 2 где ег1 (и) = — Ф (и) = = а ехр ( — и') аи — функция интеграла Гаусса Э Оперев стернней при контактной сварке 7в(» г)= - — ехр пан — 4 — 11; т~'н. су У4ла~ ~ 4аг ) Та (» ~) ехр (~пот 4 т~ ( У~па ф вч ф ~Ъ ,Ъ ~ц Ф 6 4О Ъ Ъ) ..аШ !Ьйь, 55 1,,1)З 1 Т (х) =- Тяа ех р — 0,92 [ — [ х~, (42) Я, ям х х аа а) (ос а Рис.
39. Распределение температуры при точечной сварке: а — действительное и расчетное для определения ОЛ б — в момент выключения тока ГС 2 1~2 — — — с(а28суТпа: (45) 1 а =АЛх (й +,) 26 У 4 Тпл (461 Расчеты тепловых процессов при сварке Полная температура контактного сечения х = 0 по выражения (36) и (40) [)Т (О, 1)=[ехр фпо1) — 1) + — ехр (~оо1) т' Ь 0~~о~' 0) (41) представлена в зависимости от безразмерного времени роо1 графиком на рис.
38. Здесь в=до ~хх — — критерий мощности длительного плоского источника. Гб )~суре 0 0,75 Ц5 075 1,0 1,25 Р 'т' 1 Рис. 38. Номограмма прерывистого подогрева стержней током при контактной сварке оплавлением; безразмерная температура [аТ контактного сечения в зависимости от безразмерного времени процесса рро1 и критерия мощности в = 0 ~/ — ; кривая е = 0 соответствует бесконтакт- .Г 8 2 ~' ) 1 ному нагреву Нагрев при оплавлении после прерывистого подогрева. Стадия оплавления стержней, предварительно подогретых прерывистым сопротивлением, обычно непродолжительна, и ток плотностью 1 „, в этой стадии меньше эффективного тока подогрева 1',ф.
Скорость оплавления мало изменяется за время процесса. Опыты показывают, что распределение температуры в рабочих участках стержней, достигнутое к концу стадии прерывистого подогрева, мало изменяется за время стадии оплавления. Поэтому распределение температуры к концу оплавления считают приблизительно одинаковым с распределением к концу стадии прерывистого подогрева, но температуру оплааляемого торца полагают равной температуре плавления.
Нагрев стержней при контактной сварке Нагрев стержней при непрерывном оплавления. Сварку непрерывным оплавлением без подогрева ведут обычно при сравнительно низкой плотности тока, но с возрастающей скоростью, задаваемой перемещением подвижных зажимов машины. При таком процессе зона, прилегающая к оплавляемым торцам, постепенно прогревается в основном за счет теплопроводности от сосредоточенного в контактной плоскости источника и в меньшей мере — теплотой Джоуля— Ленца, выделяемой в объеме рабочих стержней. При оплавлении с равномерно ~т возрастающей скоростью о = 21 (где з— ускорение, смlса, практически мало изменяющееся в конечной стадии процесса) распределение температуры в приконтактной области описывается эмпирическим выражением Э. Ниппса где Т„л — температура плавления металла, 'С; х — расстояние от оплаиляемого торца, см. При сварке оплавлением необходимо для обеспечения осадки прогреть, как и днн при сварке сопротивлением, зону длиной 21„выше температуры Т,.
Максимально допустимое ускорение определяется нз выражения (42): Охлаждение стержней после сварки непрерывным оплавлением. Температура стыкового сечения после окончания процесса оплавления (после выключения тока) определяется из выражения Т (О, 1) = Тпа ехр (т1) ег1с )' т1, (44) е) где 1 — время после выключения тока, с; 1221'!З т=Оя5~ — / с '. [~а ~ Нагрев при точечной сварке листов. Необходимое для сварки отдельной точки количество теплоты Я = с1, + Яа+ с12 расходуется на нагрев: центрального столбика металла свариваемых листов толщиной 25 с объемной теплоемкостью су, зажатого между электродами диаметром с(„до расчетной температуры Тпл (рис. 39): кольца металла толщиной х, окружающего центральный столбик, до тем- 1 пературы 4 ТЫ гоз»г1 Оз=2/гз 4 с(эх с 7 Тол> (47) пА г/= йАор = и — /г(пР; 60 (51) вва 12 2 Ф Ю Кн/с Рис, 4!.
Зависимость среднего коэффициента трения в процессе нагрева труб диаметром 160/120 мм из стали 45 от средней линейной скорости о и давления (А. С. Гельман и М. П. Сандер) й 1 2,т (рис. 41 — 43). Удельная тепловая мощность трения г/з при вращении труб большого диаметра из среднеуглеро- г/з, залА>'си к с) 12.
1д 3 4 х с>>г р ЗОВ 1аар 1т дев/нв» 1д 20 ЯО 4Р ~,с Рис. 43. Зависимость нагрева торцовым трением стержней из низко- углеродистой стали от х и 1 (Х = = 0,1 кал/(см с.'С); а = 0,08 смз/с); изохроны 1= сопз! и кривые термического цикла х = сопз! Рис. 42. Зависимость средней удельной мощности при нагреве стержней диаметром 20 мм из стали Ст3 от окружной скорости (В. И.
Вилль) Расчеты тепловых процессов при сварке где х=4 р' а1; а — коэффициент температуропроводности металла листов; 1— длительность нагрева; /зг = 0,8 — коэффициент, учитывающий неравномерность нагрева кольца; 1 прилегагаи)его к контакту участка электродов толщиной х' до температуры 8 » где су — объемная теплоемкость металла электродов; кз — коэффициент, зависящий от формы электродов (при цилиндрическом электроде кз = 1; при кони- ческом кз = 1,5; п и с ической контакт А, р ф7 ной поверхности кз — — 2) Задаваясь технологически целесообразной длительностью сварки 1, можно рассчитать необходимый ток 1з во вторичной цепи: 1г 0,24тй~ор1' здесь !г = газ+ яз+ г',)з, т — коэффициент, учитывающий изменение сопротивления в процессе сварки (для стальных деталей т = ! —: 1,1; для алюминиевых сплавов т = 1,2 —: 1,4); )т„ор — — Аок — — горячее соРг 6 противление участка сварочной цепи между Рис.
40. Г аф фф электродами; Р, — удельное сопротивление А для определен б нагретого металла до температуры, несколько и . . ра ик коэ ициента определен меньшей температуры плавления (для стали точечной сварке г оп отйвления деталей при 1200 э — 1300 С); /з = 0,8 —: 0,9 — коэффициент, учитывающий понижение сопротивления деталей вследствие растекания тока в менее нагретую зону металла; Ао — коэффициент, зависящий от отношения г(о/6 (рис.
40); с(о — диаметр, средний между диаметром электрода и диаметром точк . О и. аз хлаждение сварном точки в листах толщиной 6 после выключения то а р мыкания электродов описывается схемой мгновенного нормально-кругового источника в тонкой пластине с теплоотдачей Т (г, 1)= ех 4лХ26(1о+1) ! 4а(1о+1) с76.1' (49) здесь !г = 1гг+ <гз — количество теплоты, введенное в металл листа; 1о — постоянная времени нормально распределенного источника, характеризующая распределение теплоты по радиусу в момент выключения тока; 1 = О.
Мгновенная скорость и 'С/с, охлаждения центральной точки при Т (0 5Т пл 4п)~ (гà — То)' гг/26 (50) где То — начальная температура свариваемых листов. НАГРЕВ СТЕРЖНЕЙ ПРИ СТЫКОВОЙ СВАРКЕ ТРЕНИЕМ Источник теплоты. При нагреве трением теплота выделяется в тонком приповерхностном слое металла, прилегающем к торцам трущихся стержней. Теплова мощ ость д, кал/с, источника, эквивалентная мгновенной работе трения за един овая ницу времени, в начальной стадии процесса возрастает, достигает максимума, а затем постепенно падает, стремясь к постоянному значению. Удельная тепловая Нагрев стержней при стыкавой сварке трениелг мощность г/з, кал/(см'с), плоского источника в начальной стадии процесса распределена неравномерно по поперечному сечению стержней, причем наружная область нагревается быстрее внутренней.
По мере прогрева приторцовой зоны и развития пластических деформаций осадки удельная тепловая мощность выравнивается по площади тпрцов. Для расчета длительности нагрева при сварке трением и термического цикла в приконтактной зоне можно полагать источник теплоты равномерно распределенным по сечению и неизменяющимся со временем. Расчетная мощность плоского источника выражается соотно- в,вг шепнем здесь Р— осевое сжимающее усилие, кгс; и — частота вращения стержня, об/мин; г( — диаметр (наружный) свариваемых стержней, см; / — коэффициент трения скольжения на рабочей торцовой по. верхности; р — давление, кгсlммз; о — средняя линейная скорость относительного перемещения стержней, см/с; А = 2,34 !О ', кал/(кгс см) — тепловой эквивалент механической работы; /г — коэффициент, зависящий от характера распределения удельной мощности трения по поперечному сечению торца (при равномерном распределении мощности к = 1; если мощность в круглом стержне возрастает пропорционально удалению от центра, /1 = 2/3).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
