4 (1088548)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

11

Форма № 3.

Титульный лист

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ

Кафедра

ТИ-3 «Информационное обеспечение технологии соединения материалов

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой

_______________________

В.М.Ямпольский

«___»_________200__г.

Для студентов _4_

курса факультета_ТИ_

Специальность _15.02.02_

К. т. н., с.н.с. Гейнрихс И.Н.

(ученая степень, ученое звание, фамилия и инициалы автора)

ЛЕКЦИЯ № _2_

по 4346 «Технологические основы сварки плавлением и давлением»

ТЕМА Введение. Предмет и задачи курса. Основа учения об электрических контактах

Обсуждена на заседании кафедры

(предметно-методической секции)

«__»___________200__г.

Протокол № __

МГУПИ – 200__г.

Тема лекции: ПРОЦЕССЫ НАГРЕВА МЕТАЛЛА

Учебные и воспитательные цели:

1. Ознакомление студентов с основными условиями сварки

2. Ознакомление с процессами нагрева металла при контактной сварке

Время: 2 часа (90 мин.).

Литература (основная и дополнительная):

• Орлов Б.Д. и др. Технология и оборудование контактной сварки.

М: Машиностроение. 1986. –352 с.

Учебно-материальное обеспечение:

1. Наглядные пособия:

• Видео фильм «Контактная сварка»

1. Технические средства обучения:

• Электронный проектор

1. Приложения: ______________________________________________

(наименования и №№ схем, таблиц, слайдов, диафильмов и т.д.)

ПЛАН ЛЕКЦИИ:

Введение – до 5 мин.

Краткий обзор лекции №1

Основная часть – до 80 мин.

Процессы нагрева металла

1-й учебный вопрос - до 30 мин.

Источники теплоты при сварке

2-й учебный вопрос - до 30 мин.

Контактные сопротивления

3-й учебный вопрос - до 20 мин.

Собственное сопротивление деталей

Заключение – до 5 мин.

ТЕКСТ ЛЕКЦИИ.

Основная часть – ПРОЦЕССЫ НАГРЕВА МЕТАЛЛА.

1-й учебный вопрос: Источники теплоты при сварке.

Нагрев и плавление металла происходят за счет выделения теплоты на электрических сопротивлениях при прохождении через них электрического тока. Полное количество теплоты, генерируемое между электродами за время сварки (^Св)| определяется законом Джоуля—Ленца (1.1), где Iсв (t) — мгновенные значения сварочного тока, обычно меняю­щиеся в процессе сварки; rээ (t) — общее сопротивление металла меж­ду электродами в момент времени t < tсв.

При сварке двух деталей из 'одного и того же металла и равной толщины (рис. 1.3) =2rд +2rэд + rдд (1.2), где rд — собственное активное со­противление деталей; rэд — кон­тактное сопротивление между электродом и деталью; rдд — контактное сопротивление между де­талями.

Таким образом, несмотря ни отличие первоначальной формы указанных типов электродов, наблюдается тенденция к образованию наиболее устойчивой конфи­гурации рабочей поверхности, отличающейся наличием плоской площадки на рабочей части с плавным переходом к наружной ци­линдрической части электрода.

Сумму сопротивлений 2rэд + rдд = rк часто называют общим контактным сопротивлением.

Для анализа роли в процессе нагрева контактных и собственных сопротивлений удобно представить уравнение (1.1) в следующем виде:

(1,3)

На сопротивления rк и rд в той или иной степени влияют свойства металлов, форма соединяемых деталей, усилие сжатия, неравно­мерность нагрева, состояние поверхности. Разделение сварочного контакта на зоны (1.2) в значительной мере условно, так как электри­ческие поля в них взаимосвязаны.

Всю совокупность факторов не представляется возможным учесть расчетным путем, поэтому во многих случаях прибегают к экспери­ментальным данным и упрощенным приближенным расчетам,

Обычно составляющие электрических сопротивлений (1.2) рас­сматривают в условиях холодного (до включения сварочного тока) и горячего (при протекании сварочного тока) состояний контакта. Холодный контакт мало характерен для сварки. Поэтому большое внимание уделяют горячему контакту (на стадии нагрева) и особенно конечному значению его сопротивления, которое при заданных усло­виях сварки обычно стабилизируется и определяется в основном соб­ственным сопротивлением деталей. В конце цикла нагрева при вы­соких значениях давлений (250—600 МПа) и температур роль кон­тактных сопротивлений становится незначительной.

2-й учебный вопрос: Контактные сопротивления

Контактные сопротивления — сопротивления, сосредото­ченные в узкой области контактов деталь—деталь и электрод—де­таль.

Наличие контактных сопротивлений можно обнаружить, если через металлические детали, сжатые усилием F, пропустить неболь­шой ток и измерить падение напряжения на участках равной длины в области контакта и на самих деталях (рис. 1.4, а). При этом . При холодных деталях rк обычно составляет значительную долю от rаэ. Поэтому, например, для оценки качества состояния поверхности деталей измеряют rэа и условно отождеств­ляют его со значением rк.

Наличие контактных сопротивлений связано с ограниченностью площади электрического контакта из-за неровной поверхности де­талей и электродов, а также из-за различных неэлектропроводимых поверхностных образований: оксидных и гидрооксидных пленок, адсорбированной влаги, масел, продуктов коррозии, пыли и т. п. (рис. 1.4, б).

Поэтому фактическая площадь контакта (SФ) до нагрева деталей значительно меньше контурной площади контакта (Sк), определяе мой диаметром электрода dэ или диаметром пластического пояска dп (рис. 1.4, в). В этих условиях имеет место так называемый «ситовый» характер проводимости—ток проходит по отдельным микрокон­тактам (Sф).

Влияние состояния поверхности деталей на контактное сопротивление очень велико. Так, контактное сопротивление (по результатам измерения) двух различно обработанных пластал из низкоуглеродистой стали толщиной 3 мм, сжатых электродами (dэ = 10 мм) с усилием 200 даН, составляло (мкОм): травленых — 300; очищенных наждачным , кругом и шлифованных — 100; обра­ботанных резцом — 1200; покрытых окалиной — 80 000; покрытых ржавчиной и окалиной — 300 000.

Зависимость контактных сопротивлений холодных деталей от усилия сжатия F в некоторых случаях оценивают по эмпирической формуле rдд0 =rдд0/F, где rдд0 — постоянный коэффициент, равный для стали (5-6) 10-3 алюминиевых сплавов (1-2) 10-3;  — показатель степени, рав­ный для стали 0,7 и алюминиевых сплавов 0,8.

Однако приведенная формула не учитывает состояния поверхности и деталей и составлена в предположении, что rдд не зависит от размеров деталей и может служить лишь для ориентировочных расчетов. Размеры Sф и значения rдд и rэд зависят также от твердости металлов. Так, в контакте твердого металла с электродом из мягкого сплава Sф больше, а rэд меньше, чем в контакте свариваемых деталей, где Sф меньше, а rдд больше. При обжатии хорошо очищен­ных деталей из низкоуглеродистой стали электродами с высокой электропроводимостью принимают rэд < 0.5rдд. При сварке алю­миниевых сплавов rэд несколько меньше указанной выше вели­чины.

Более точные значения rдд и 2гэд получают путем непосредствен­ного измерения электрических сопротивлений (см., например), рис. 1.10, а). При повороте деталей на небольшой угол относительно электродов резко снижается 2rэд, а при взаимном повороте деталей rдд. Сравнивая исходное значение rээ с новыми, нетрудно найти 2rаа и rдд. После включения сварочного тока микроконтакты быстро нагреваются, снижается сопротивление металлапластической деформации, облегчаются условия разрушения пленок, и при определенных критических температурах Т характерных для данного металла,r резко снижается (r практически до нуля, а rэд до относительно малой величины). При этом rэь, определяется в основ­ном сопротивлением самих деталей. Значения Ткр для сталей со­ставляют 600 — 700 °С, алюминиевых сплавов 400 — 450 °С и дости­гаются при обычном цикле точечной сварки спустя 0,1 — 0,2tсв. При увеличении ,Fсв Ткр несколько снижается.

Экспериментально показано (например, при калориметрировании), что доля теплоты, выделяемой на сопротивлении rлд, обычно (при сварке деталей толщиной 1 мм) не превышает 5 % общей энер­гии, генерируемой в зоне сварки. Несмотря на то, что rдд существует относительно короткое время, оно может оказать влияние на после­дующий нагрев, особенно при сварке деталей малых толщин, где высота микрорельефа поверхности соизмерима с толщиной деталей. Первоначально нагретая зона контакта, обладающая повышенным сопротивлением, способствует большему тепловыделению. Однако при увеличении rдд стабильность тепловыделения мала, а с ростом rэд снижается стойкость электродов.

Для стабилизации тепловыделения, размеров соединений и стой­кости электродов перед сваркой выполняют подготовку поверхностей деталей с целью удаления толстых поверхностных пленок и загряз­нений, обеспечивая тем самым достаточно низкие и стабильные зна­чения контактных сопротивлений. Для этих же целей часто реко­мендуется применение повышенных сварочных усилий.

3-й учебный вопрос: Собственное сопротивление деталей.

Собственное сопротивление — сопротивление, распре­деленное определенным образом в объеме деталей. На этом сопротив­лении при прохождении через него электрического тока выделяется основное количество теплоты [второй член уравнения (1.3)].

До включения тока (холодное состояние контакта) SФ, dк и соот­ветственно rд неопределенны, так как отсутствует общая зависи­мость Sф, dк от Fсв и состояния поверхности. При расчете тепловых процессов удобно рассматривать сопротивление деталей в конце нагрева деталей (горячее состояние контакта) rик. Для упрощения рас­чета 2rдк (при сварке двух деталей одинаковой толщины) используют условную схему термодеформа­ционного состояния металла зоны сварки. В частности, учитывая, что в контакте электрод—деталь dк =dэ (см. табл. 3.3), а в .кон­такте деталь—деталь dк = dп и то, что dъ мало отличается от dп, услов­но принимают dк = dп (где а—диаметр пластического пояска, см. п. 1.3.4). Принимают также, что rдд и rэд равны нулю и SФ = SК.

Рассматриваемое сопротивление представляют как сумму сопро­тивлений двух условных пластин / и 2 одинаковой толщины, каждая из которых нагрета до некоторой средней температуры ^ и Т2 (рис. 1.7). Тогда искомое сопротивление определяется следующей формулой!

(1.4)

Удельные электросопротивления деталей р1 и р2 зависят от рода металла (табл. 1.1), вида его термомеханической обработки и тем­пературы (рис. 1.8).

Значения р1 и р2 определяют соответственно для температур T1 и Т2. При сварке деталей из низкоуглеродистых ста­лей T1 и Т2 принимают равными 1200 и 1500 °С, а для алюминиевых сплавов 450 и 630 °С. Коэффициент Kр учитывает неравномерность нагрева деталей. Для сталей Кр = 0,85, для алюминиевых и магние­вых сплавов 0,9. Коэффициент А равен отношению rд/rц (гц — электрическое сопротивление цилиндрического столбика металла длиной S и диаметром dэ). За счет шунтирования тока в массу детали rд всегда меньше rц, а коэффициент А < 1. Кроме того, А зависит от отношения dэ/S (рис. 1.9). Чем меньше это отношение, тем меньше А, тем больше разница между rд и rц. При сварке деталей толщиной 0,8—3 мм A ~ 0,8.

Заключение

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лекций