Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 72
Текст из файла (страница 72)
1О Данные расчета на ЭВМ' ченностью размеров микроконтак- тОВ И КОНтаитОВ ЭЛЕКтрад — дЕтаЛЬ и — хаРактеР влектРичесмого поля; б — Рас- пределения плотности тома по оси г лри ПО СРаВНЕНИЮ С РаЗМЕРаМИ ДЕтаЛЕН, чеч ой сварке: Е = Л = б = Ь,З мм; к вд дд Односторонним подводом тОка~шун й 1,2 мм. удельные сопротивления метал тированием и т. п.; ла влектродов и деталей соответственно 2 и твмнсратуриагО фантора, Пра. б мкОм см. Данные по 1 приведены в относи- являющегося в обтекании током 1 яа'„ более нагретых участков, отлительной форме: ! / Н, где / = ) г сР' сР 1 4 чающихся пониженной проводимостью в условиях неравномерного температурного поля и поля сопротивлений; магнитоэлектрического фактора, определяемого поверхностным эффектом, эффектом близости и т. д. Иллюстрацией влияния первого фактора служит электрическое поле в равномерно нагретых деталях при точечной сварке (рис.
10). Электрическое поле симметрично относительно оси Л, и плотность тока ) зависит от координат а и т, Наибольшая плотность тока в сечениях 1 и ))1 достигается вблизи границ контактов. В сечении П плотность тока около оси Е практически постоянна и'быстоо убывает за пределами контакта. Степень неравномерности поля зависит от Нк)о.
Например, при 4(к/8 = 3,3 около 25% силы тока протекает вне поверхности цилиндра с диаметром основания Лк, а при йк/8 = 5 лишь 15% силы тока. 297 296 Контактная сварка Нагрев металла Неравномерность поля зависит также от конструкции электрода — его размеров, расположения охлаждающего канала и т. д, [8, 9], Ш у н т и р о в а н и е т о к а проявляется в протекании части тока вне зоны сварки, что может вызвать изменение формы, размеров и прочности шва. Так, при двусторонней точечной и шовной сварке ток шунтируется через ранее сваренные точки или участки шва (рис. 11,а). Величина токов шунтирования возрастает с уменьшением шага между точками 1 и удельного электросопротивления металла, с увеличением толщины деталей, диаметра ядра илн сечения шва н ширины Ь сварнваемой детали. Токи шунтирования 1ш велики лишь в начальной стадии, гш когда — относительно мало.
»тсв лщ 2 Рщ Рщ Рег Рщ гщ 2,4 у,;г;л, а Ф ав О4 О 4 й тг гщрю~ О 04 де ~Е ГЮ 2,0 ~4 ~Ю Сщ/ь г) Рис. 11. Шунтирование тока при точечной сварке: и — схема шунтирования при двустороннем подводе тока; б — зквивалеитяая злектрическая схема; а — размеры и форма ядра в зависимости от шага (сплав 122Х18Н10Т) тол.
щииоя 1,8 + 1,8 мм: г — график для расчета сопротивления шуита Дальнейший нагрев металла током вызывает повышение сопротивления шуитирующей ветви и резкое снижение токов шунтирования. Тем не менее при малом шаге шунтирование оказывает влияние на размеры и форму ядра (рис. 11, в). Для каждого сочетания толщин и разных металлов существует минимальное значение технологического шага, обеспечивающее одинаковые размеры и прочность всех точек шва (см. табл. 3).
При шовной сварке плотных швов шунтирование компенсируется увеличением силы тока на 15 — 25% по сравнению с силой тока при точечной сварке аналогичных деталей. Шунтирование тока имеет большое значение при односторонней сварке. Без применения токопроводящей подкладки (рис.
!2) (1„= 1„) ~ь 1пп так как гш < хи+ 2)тдд. Колебание 1тдд приводит к изменениям 1„и размеров ядра и поэтому такой сйособ сварки используется редко. Лишь в том случае, когда соотношение толщин верхней и нижней детали ( 3 илн сопротивление нижней детали относительно мало, процесс сварки становится более устойчивым. Обычно односторонняя сварка производится с использованием токоведущей медной подкладки, через которую протекает большой ток 1п. Прн этом 1„= 1и+ 1„значительно превышает 1ш.
Ток шунтирования возрастает с уменьшением 1 н г и при увеличении аи и г„. Сопротивление шунта рассчитывают по формуле 'ш=1 (й,Рш)в+Ха г е Р— коэффициент поверхностного эффекта, значение которого при сварке ме алтов толщиной более 2 мм близко к единице; хш— еталей из немагнитных мет индуктивное сопротивление тн шу та стремящееся при большой плотности тока Рис. 12, РаспРеделение токов (а) и эквивалентная электрическая схема (б) при односторонней сварке; 1и, 1„и Ри, Х„, )тп, Մ— соответственно токи и сопротивления нижнего листа и подкладки т» га и1 к нулю о — активное сопротивление шунта.
При указанных условиях нулю; — активн х,„= Яш. С другой стороны, )т' =Р » рт ш ш Ь ) + )~я+1.~ » г 2 г,мм ) . Лш+хвш Рис 13 Характер распре Т мпературный фактор наглядно проявляе " деления плотности тона при точечной и и шовной сварке (рис. 13) ° В сечении прн наличии расплавлен 1 1 наименьшая плотность тока отмечается ного ядра (расчет на ЭВМ); яд е — зоне с наибольшим сопротивлением гзд = Лдд = 0 Роль магнитоэлектрических факторов особенно 'д дд наг еве фе ромагнитных металлов тоз вает концентрацию плотности тока т) и на периферии близкор сположенных " и а иочастоты, что вызыва т ток противоположной направленности.
проводников, когд а по ним протекает ток п о тся в соседних участках проводниПри этом наибольшая плотность тока отмечается ческие явления используют для ков (эффект близости) , Иногда магнитоэлектри ности тока в зоне соединения, например за счет искусственного повышения плотности тока в зон о внешнего магнитного поля р и и точечной сварке. отивлен нем в процессе тыковой сварке сопротив е При с ие заданной и равномерно распределеннои и п ог еть металл околошовной зоны для достаточной дефореобхо имо обеспечить получен й пе ио цикла сварк характеризуется мации металла при осадке. Начальнын период цик Г где р — среднее удельное сопротивление шунта; Ь вЂ” ширина листа; ш — отно- т сительное сопроти ен вл ие зависящее от безразмерных параметров; — „и я (см, рис.
11, г). зывают повышение плотности тока в контак- — ождается перегревом поверхности верх- не токи шунтирования вызыва тах электрод — деталь, что часто сопрово ней детали и наружным выплеском [9). П тыковой сварке с односторонним подводом рис тметока через заж з жимы наибольшая плотность тока о чается в участках, „ ках, расположенных ближе к токоподводам. , При сварке кольцевых деталей из-за шунтирования тока т„ р требующаяся мощность увеличиваетс 11 йа 15 — 50% по сравнению с соединением деталей незамкнутой формы.
1ш возрастает с уменьшением сопротивления шунта (сечения кольца) и определяется по формуле Нагрев металла Е<онтактная сварка 298 относительно малым усилием, что способствует эффекта ~ эффективному использованию Я иаи источника теплоты. Более равномерный, нагрев стыка астигает хх чении длительности и о есса рев стыка достигается при увели- процесса и специальной подготовке поверхности деталей, например, снятием фасон на торцах труб [2, 5). Между Е и Е, установлено соотно- Е )ГЕ,. =й. !О, где и — коэффициент завися деталей (2).
щий от свариваемого металла и площади сечения При чрезме ном вел ч р р у и енин Е возможен выплеск, а при уменьшении Е возникают большие г а иенты р д н ы температур. Характер распределения температур нии т'с по длине деталей (оси Х) зависит от их установочной длины, которая определяется устойчивостью деталей при осадке и теплоотводом в токонеп в подводы (рис. 14). Обычно указанная дл ревышает диаметр или трех — четырех толщин ина деталей, е р Тх, пе При расчете нагрева деталей температур (,, Е) представляют суммой двух температур у Т(х, Е) = ~г (Е) + Ти(х, Е), где Тл (Е) — температура нагрева бесионтактного стержня неограничен— (х ной длины током, работающим на сопротивлении стержня, линейно возрастающим с температу р туран; — з (х, ) — температура нагрева такого же стержня неограниченной длины мгновенным приконтаитным источником.
Температура нагрева стержня током Тл(Е) выражается экспоненциальным законом Рис. 14. Схема распределения температуры по длине деталей при сварке сопротивлением при большой (а) и малой (б) установочной длине 2Еи 1 Т, (Е) = — (ехр ро Š— 1), р О в где н,=0,24 — Š— начальная скорость н г Ри (су)о а рева, град с; Š— плотность тока, l; ' А/смз; 8 — темпе ат ературный коэффициент возрастания отношения р/ Температуру Тз (х, Е) определяют по формуле ни р су.
т,(х, л= „(~ ш) лсз сУ 4лаЕ 4аЕ й1/х 7 РЕ)'0240р (у) — бш м шшш. в контакте за время сварки, отнесенное и единице площади контакта' с к уд ной теплоемкости, коэффициента теплопроводности и коэффициента температуропроводности в процессе нагрева. Коэффициент к характеризует интенсивность тепловыделения в и зависит от свойс в й т металла и давления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
