Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 74
Текст из файла (страница 74)
КПД п оцесса Эффективность нагрева деталей характеризуется термическим К Д р оплавления 303 302 Контактная сварка нагрев л~еталла Значение т), растет с уменьшением оэ„л, Т, н (/„„и достигает 0,5 — 0,6 в начале процесса. При приближении к квазнстационарному состоянию т1, = О, так как при этом теплосодержание деталей остается постоянным и а"' = О. опл Нагрев в условиях точечной и шовной сварки теплотой, выделяемой на электрических сопротивлениях деталей, обеспечивает получение ядра заданных размеров.
Кроме того, как и при стыковой сварке, необходимо нагреть участки, непосредственно примыкающие к ядру, для облегчения процессов пластической деформации и формирования уплотняющего пояска. Повышение температур этих ту ы х участков происходит как за счет тепловыделения при прохождении че ез них тока, так и в результате передачи теплоты от ядра. Р Температурное поле при этом отличается очень быстрым изменением 'температур (до 20 000 'С/с) и резкими градиентами температур (до 30 000'С/см). Поле симметрично относительно оси Е и 2,мм поэтому изотермы в сечениях, пага раллельных поверхности деталей, гаа' имеют форму окружностей. га Расплавленное ядро, образуааа ется лишь спустя некоторое вреааю та мя с момента включения тока, составляющее в среднем (0,3 —:0,5) г„.
гаа' По мере прохождения тока ядро тааа' аа продолжает расти, достигая опретаа деляемых режимом размеров. С увеличением крутизны нарастания тока скорость роста ядра возрастает. аа Температурное поле рассматривает-т ся в момент выключения тока, так чи как в это время температуры, как ааа' правило, достигают максимальных -га гаа' значений. Около ядра (рис. 17) изотермы представляются в виде -га замкнутых кривых, на удалении от него — это почти прямые линии, Рис. 17. Температурное поле к концу то- перпендикулярные к оси г. Наичечнои сварки низкоуглеродистой стали в нап а л большие градиенты темпе ат мм (данные Расчета деляют максимальные температуры в контакте электрод — деталь.
Счи- 05 тают, что она в среднем составляет ,5 Т„, свариваемого металла. Однако при увеличении времени сварки, температуропроводности металла (рис. 18) и темпа сварки эта температура заметно возрастает. При сварке деталей одинаковой толщины плавление металла происходит в области, примыкающей к контакту деталь — деталь (в наиболее горячей зоне), отличающейся повышенной плотностью тока, сравнительно малыми градиентами температур и относительно небольшим теплообменом с электродами. Т емпературное поле и размеры ядра можно регулировать за счет изменения величины энергетических параметров — силы тока, длительности его протекания н сварочного усилия (рис. 19).
Увеличение силы тока и времени сварки приводит з а к росту ядра. Однако при данном усилии существует предельное (критиче ко ) с е) и чение диаметра ядра, так как дальнейшее повышение / и г,э приводит к выплеску. С ростом усилия ядро уменьшается в результате развития пластической деформации, увеличения площади контактов и снижения плотности тока. При шовной сварке источник теплоты перемещается н теплота вводится отдельными импульсами.
В этом случае сказывается эффект шунтирования тока, подогрев металла теплотой от предыдущей точки и охлаждение металла в паузе за счет теплопередачи. Нагрев металла околошовной зоны происходит в основном лика, и изотермы, как и при дуго о" Р в й сва ке вытянуты в направлении, позади ро об атном движению роликов. . На размеры зоны расплавления оказывают также очек. влияние время паузы е м жду импульсами скорость сварки и шаг точе . 1 Тэатах /Тлл 0,4 0 2 4В 0,та,см /а Рнс.
18. Относительная максимальная температура в контакте элек- Т эд шах трод — деталь ~ т ~ в зависимости от температуропроводности металла Рис. 19. Характер зависимости диаметра ядра е(э и проплавления (А) от параметров режима сварки (8 — момент выплеска металла) Сварка д еталей малан тол л щ и н ы (~0 ! мм) производится х что повышает роль контактных при малых значени ях г' на жестких режимах, кон ент, и ованному те р р тепловыделению в контакте сопротивлении и способствует ц ил тока, длительность деталь — деталь. Ри эт м .
П э ом необходимо стабилизировать силу его протекания и сварочное усилие. Сварка деталей большой т о л щ и н ы (>4 — 6 мм), отличающихся значительной жесткостью, требует высоких 12 сварочных и ковочных усилий при относительно мягком режиме. В этих условиях наблюдается повышение температуры в контакте электрод — деталь и позы повышенный / износ электродов. Для соединения таких деталей используют многоимпульсные режимы (чередование импульсов тока и пауз). По обным способом удается накопить достаточное количество теплоты для о ра одо ным с ядра и я ра и за счет интенсивного теплоотвода за время пауз заметно снизить температуру в контакте и Уменьшить иэнос электродов 181, Ри 20.
форма областей макси- СваРка деталей неРавных мальных температур при точечт о л щ и н (обычно при соотношении тол- ной сварке деталей неравной >3:!) связана с тРудностью обеспе- ны на жестком 1 и мягщин -:, св н чениЯ достаточного (не менее,о, - 2 имад бильного проплавления тонкой детали, сеч ия дет лей мах наибольшие температуры достиг стигаются в центре тя щем ~оной к ис онтакта деталь — деталь рис. вероятность проплавления то нкой детали снижается с . В чае часто наблюдается обраи с уменьшением толщины то нкой детали. В этом случа роятность достаточного провоза"ие непроваров Ри Р естком ежиме сварки веро плавления тонкой детали увеличивается, так как цент 304 Контактная сварка Удаление поверхностных пленок Рис.
21. Точечная свар ка разнородных метал лов [1[ Ч двз В+аз+да' Ь~ где Дм 1„!з, ~з — теплота, расходуемая на плавленне металла, нагрев зоны термического влияния и нагрев электродов. Значение т[ обычно составляет 10 — 20% и имеет большие значения для металлов с низкой теплопроводностью и жестких режимов сварки. В последнем случае может достигать 70 — 80%. Величину !~э, рассчитывают по приближенным формулам для условного теплового состояния металла. По 11„можно ориентировочно оценить действующее значение тока [8]: 0,24й дауд.кои~св д кои сопротивленнедеталейкконцу процессанагрева; ь — ко ффн и н учитывающий изменение сопротивления в процессе сварки.
3 начение сварочного тока, так же как и других параметров режима (сварочного и коночного усилия, времени сварки и приложения коночного усилия) В к контакту деталь — деталь. Однако в этом случае процесс остается неустойчивым ввиду частого образования внутренних выплесков (а при толщине тонкой детали ~0,3 мм и наружных выплесков), появление которых связано с повышенной плотностью тока на периферии шва из-за растекания тока в толстой детали, а также с повышенной деформацией тонкой детали. Для получения устойчивого и достаточного проплавления тонкой детали разработан ряд приемов сварки.
Например, для уменьшения теплоотвода от тонкой детали при мягких режимах используют тепловые экраны [8, 9[. При жестких режимах для снижения концентрации тока на периферии контакта и деформации тонкой детали применяют рельефы, фокусируют ток с помощью электрода с проточкой или спирального электрода— соленоида, а для предотвращения выплеска применяют обжатие периферии контакта автономным давлер,,),т„„б~, нием [81. / Условия образования сварного шва при соединении разнородных м е т а л л о в одинаковой толщины зависят от их физико-механических свойств (р, Х, Т,„, а* ). Обычно сечение шва меньше в той детали, металл которой обладает относительно малыми р, а~а и большими Х и Т„, (рис.
21). При значительном различии в свойствах металлов может наблюдаться отсутствие расплавления одной из деталей, особенно при сварке на мягких режимах. При очень жестких режимах и сварке й т„ деталей малых толщин иногда удается получить равномерное расплавление в зоне контакта деталь — деталь. Однако при получении благоприятной формы шва пластичность и прочность соединений зависят от характера и степени химического взаимодействия металлов (вида диаграммы состояния).
В большинстве случаев при сварке разнородных металлов, например магния с алюминием, титана со сталью, образуются хрупкие интерметаллиды [8[. оэтому контактной сваркой обычно успешно соединяются сплавы на одной основе (АМг6 с Д16, Ст!кп с 12Х18Н9Т и т. д.) либо металлы, образующие твердые растворы (никель — сталь, титан — цирконий и т, п.) [4, 9[.
Для оценки эффективности нагрева металла при точечной и шовной сварке используют термический КПД можно определить расчетно-экспериментальным методом, ис пол ьз уя представлен ия теории подобия нагрева и пластической деформации [7, 8[. Точечная и шовная сварка сопровождается активным проявлением дилатометрического эффекта (см. рис.
2). Относительно свободное перемещение металла происходит в направлении оси электродов, а увеличение объема по оси т сдерживается холодной массой металла. Наличие значительных градиентов температур вызывает дополнительные сжимающие усилия во внутренних слоях металла и ядре. При искусственном ограничении перемещения (заклинивании) электродов за счет внутренних сил наблюдается значительное увеличение усилия (на 500— 600 кгс). Внутренние силы, возникающие при нагреве и плавлении, стремятся раздвинуть электроды на величину Лт.
Обычно подвижен верхний электрод машины и для его перемещения необходимо преодолеть лишь силы трения и инерции в приводе усилия. Фактически электрод перемещается на величину Л < Лт, так как одновременно с расширением металла происходит пластическая деформация и образование Л,т ! вмятины Лд (рис. 22). Заметное перемещение [ ~зт наблюдается обычно лишь с момента образования ядра. Наибольшее значение Л„определяется размерами ядра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
