Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Коэффициент трения / на рабочей поверхности для данной пары трущихся металлов зависит от давления, линейной скорости относительного перемещения и от температуры. С увеличением в известных пределах давле- Гф сзгяс.с/как ния и средней линейной скорости о з* коэффициент трения уменьшается 59 58 Расчеты тепловых процессов при сварке дистой стали изменяется сравнительно мало [от 85 до 150 кал/(см'с)! Таким образом, даже изменением основных параметров процесса трения в широких технологически доступных пределах нельзя существенно изменить его тепловую мощность.
Удельная тепловая мощность при нагреве трением стержней из малоуглеродистой стали падает с увеличением окружной скорости (см. рис. 42). Процесс нагрева трением торцов стержней одинакового сечепия„круглых или трубчатых из материала с одинаковыми теплофизическими свойствами описывается схемой плоского источника с удельной мощностью трения дд, равномерно распределенной по площади торцов и неизменяющейся за время процесса в неограниченно длинном стержне с поверхностной теплоотдачей. а) Й) Рис. 44. Выравнивание температуры по окончании нагрева при сварке трением: а — схема термического цикла нагрева и охлаждения; б — зависимость длительности нагрева и скорости охлаждения от мгновенной температуры При нагреве стержней диаметром более 20 мм и труб с толщиной стенки ) 15 мм можно пренебрегать влиянием поверхностной теплоотдачи; в этом случае температура выразится соотношением Т(х, !)= — !ег!с —.
уд |~Т. х (52) 'г' Хсу 2$~а! ' здесь 1ег(с и=~ ег!с иаи — функция, убывающая от 0,5642 при и = 0 до нуля при и = оо. Температура контактного сечения для данного материала Т(О, /)=У'~' (53) возрастает пропорционально корню квадратному из /. Процесс нагрева стержней из малоуглеродистой стали при нагреве трением представлен нзохронами и кривыми термического цикла (см. рис. 43). Очевидно, что для нагрева трением контактных плоскостей свариваемых стержней из металла с заданными свойствами до заданной температуры Т„, обеспечивающей качественную сварку, длительность нагрева !» обратно пропорциональна квадрату удельной мощности трения: Чдт» = и) суТ» = сопз!.
(54) П р о ц е с с в ы р а в н и в а н и я. Температуру в стадии выравнивания по окончании нагрева длительностью /» определим наложением по выражению (6) Нагрев деталей при ультразвуковой сварке процессов теплонасыщения источника и стока тепла, представленных соотношенйем (52). Для контактного стержня без теплоотдачи температура в процессе выравнивания Т(О, !)= " (ЪГ! — ЪГ~ ~— !), ! (55) 1~ п)~су Характеристики термического цикла контактного сечения: длительность нагрева выше Т, меньшей, чем Т„; мгновенная скорость охлаждения и, 'С/с, которую при данной Т определяют из графика (рис. 44).
При сварке металла с заданными свойствами и характерными температурами длительность нагрева !н, как и общая длительность нагрева при сварке !», обратно пропорциональна квадрату удельной тепловой мощности дд, а скорость охлаждения при данной температуре пропорциональна квадрату удельной мощности. НАГРЕВ ДЕТАЛЕЙ ПРИ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКЕ Применение ультразвука для соединения материалов основано на возбуждении в зоне контакта упругих деформаций с ультразвуковой частотой.
Диапазон используемых при ультразвуковой сварке частот составляет 18 — 80 кГц. При этом деформации металла могут достигать значений 10 д — !О а, амплитуды смещений— десятков микрон, а амплитуды скоростей — нескольких метров в секунду. Опытные данные показывают, что источники тепла, возникающие на контактных поверхностях соединяемых материалов при ультразвуковой сварке, обусловлены работой сил трения при перемещении изделий с малой амплитудой и большой частотой относительно друг друга. Характеристики источников теплоты.
Для схемы с продольно колеблющимся инструментом среднюю акустическую мощность за период колебаний в контактах инструмент — деталь и деталей между собой можно определить по следующим формулам [4): в контакте инструмент †дета Ун.д — — — йдс(, [о (Ан — Ав.д))'= — ьзз (Ан — Ав.д) (Ав.дттнр+Ан.дтднр)' (56) в контакте деталь — деталь (в зоне сварки) Чд.д = — )~дс(д М (Ав.д — Ан.д)Р = 2 ~~'Ан.дтйпр (Ав.д — Ан.д)! (5 ) 2 здесь Ят и Рд — эквивалентное сопротивление трению в первом и во втором контактах; с(т и ад — площади контактов; а — круговая частота; А„, А, д и А — соответственно амплитуды колебаний инструмента, верхней и нижней н.
д деталей; ттн и тдн — приведенные массы деталей. Таким образом, расчет мощности, выделяемой в контактах, сводится к определению амплитуды колебаний и их приведенных масс. Приведенная масса соответствует той части детали, в пределах которой амплитуда колебаний сохраняется постоянной. Амплитуды колебаний определяются экспериментально. Расчет температуры в зоне сварки. Прн известных мощностях, выделяемых в контактах, можно при некоторых допущениях рассчитать температурное поле в зоне сварки.
Если считать, что теплообмен между свариваемыми деталями осу. ществляется через площадь сварной точки, нижняя деталь вместе с опорой образует полубесконечное тело, а суммарный тепловой поток от источников в контактах деталей с инструментом и между собой, направленный в полубесконечное тело, является постоянным и равным 0,4у, + 0,65ад, где ат и ад — тепловые мощности источников соответственно в первом и втором контактах [соотношения (56) и (57)], Расчет температуры в полубесконечном теле от действия источника теп- 61 60 Расчеты тепловых процессов при сварке Список литературы лоты, распределенного по площади круга радиусом )т', может быть выполнен с помощью соотношения Т (г, г, /) = — ~ /о (бг) /1 (9/г) ~е-бз ег!с — ~ (а/) '/2 — вйа ег!с Х Р~ (' Г 2Х ! 2 У"а/ Х1 — +$(а/) ' — Л, (58) !2Р'а/ (60) РАСЧЕТЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ОБРАЗОВАНИЯ СОЕДИНЕНИЯ ПРИ СВАРКЕ ВЗРЫВОМ При сварке взрывом (рис.
45) происходит образование физического контакта между соединяемыми поверхностями, а последующее электронное взаимодействие обеспечивает создание прочной металлической связи. Сближение поверхностей на расстояние, обеспечивающее физический контакт, осуществляется при сварке взрывом посредством совместной пластической деформации поверхностных слоев соединяемых материалов. Расчетные методы определения режимов сварки взрывом основываются на положениях теории активации процесса соединения металлов в твердом состоянии.
Для получения физического контакта скорость перемещения вдоль свариваемого соединения вершины угла встречи соударяющихся поверхностей о пк должна быть меньше скорости распространения волн пластического сжатия с. В противном случае металл не успевает деформироваться, и сварка не,происходнт. Скорость волны пластической деформации приближенно определяется по формуле с = (К/у) 02; (62) здесь К вЂ” модуль объемного сжатия металла, кгс/см'! у — плотность металла (кг/смз).
Уменьшение ок, как следует из опыта, приводит к повышению прочности соединений, Нижний предел возможного уменьшения пк составляет 1800- 2000 м/с. где /е (и) и /, (и) — функции Бесселя первого рода нулевого и первого порядка соответственно. Средняя температура в зоне сварки л 1 Тгр (г) — 3 Т (г, О, г) 2лг аг. (59) 0 Температура в точках по осн Е лежащих ниже зоны сварки, Т(0, г, /)= в ~1ег1с= — !ег!с 2дв у аГ Г. 2 . (г +яв)172 2 $' аг 2 у' а/ Сопоставление расчетной температуры с опытной показывает удовлетворительное совпадение их в период нагрева и определенное расхождение в стадии выравнивания температуры, что связано с дополнительным подводом тепла от разогретого наконечника инструмента. Расчет температуры по высоте наконечника можно выполнить по схеме нагрева полубесконечного стержня постоянно действующим равномерно распределенным по торцу стержня источником теплоты с удельной плотностью потока дз: Т (г, /)= — !ег1с = 2дв Р" а/.
г (61) 2 Р' а1 ' Формулы (59) — (62) позволяют рассчитать максимальную температуру в зоне сварки. Рис. 45. Схема сварки взрывом параллельно расположенных пластин: 1 — фронт детонационной волны; 2— фронт разлета продуктов взрыва ВВ; а — фронт волны разряжения;  — скорость детонации ВВ; о — скорость соударення пластин; о„ вЂ” скорость перемещения «динамического угла встречи» соударяк»шихся пластин в направлении сварки1 б — толщина метаемой (верх- в ней) пластины; б — толщина неподи вижной пластины СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Вилль В. И. Сварка металлов трением. Л.. «Машиностроение», 1970. 176 с. 2. Гельман А. С. Основы сварки давлением. М., «Машиностроение», 1970.
312 с 3. Коздоба Л. А. Методы решения нелинейных задач теплопроводности. М., «Наука», 1975. 228 с. 4. Кузнецов В. А., Лощилов В. И. Ультразвуковая сварка металлов и пластмасс. М., «Машиностроение», 1972. 76 с. 5. Лыков А. В. Тепломассообмен. Справочник. М., «Энергия», !972. 560 с. 6. Рыкалин Н. Н. Расчеты тепловых процессов при сварке.
М., Машгиз, 1951. 296 с. 7. Рыкалин Н. Н. Расчеты тепловых процессов при сварке. Справочник по сварке, ил. 11. М, Машгиз, 1960, 556 с. 8. Рыкалин Н. Н. Источники энергии для сварки. — «Сварочное производство», 1974, № 11, с. 52 — 57. 9. Рыкалин Н. Н., Углов А. А., Кокора А. Н. Лазерная обработка материалов. М., «Машиностроение», !975. 296 с.
10. Седых В. С., Казак Н. Н. Сварка взрывом н свойства сварных соединений. М., «Машиностроение», 1971. 72 с. 11. теоретические основы сварки. Под ред. В. В. Фролова. М., «Высшая школа», 1970. 592 с Авт: В. Н Волченко, В. А. Винокуров, В. В. Фролов. 12.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
