- •Основы теории и технологии контактной точечной сварки
- •Введение
- •В данной работе сделана попытка обобщить теоретические и технологические разработки способов ктс с программированным воздействием на зону формирования точечных сварных соединений.
- •1. Сущность и технологии традиционных способов контактной точечной сварки
- •1.1. Двусторонняя точечная сварка, ее разновидности и основные параметры точечных сварных соединений
- •1.2. Основные технологические приемы контактной точечной сварки
- •1.2.1. Термодеформационные процессы, протекающие в зоне сварки и общая схема формирования точечного сварного соединения
- •1.2.2. Технологические приемы традиционных способов контактной точечной сварки
- •1.2.3. Контактная точеная сварка с обжатием периферийной зоны соединений
- •1.3. Параметры режимов — факторы регулирования процесса точечной сварки
- •1.3.1. Время сварки
- •1.3.2. Сила сварочного тока
- •1.3.3. Усилие сжатия электродов
- •1.3.4. Форма и размеры рабочих поверхностей электродов
- •1.3.5. Критерии подобия для определения режимов сварки
- •2. Основные Процессы, протекающие при контактной точечной сварке
- •2.1. Сближение свариваемых деталей
- •2.1.1. Деформирование свариваемых деталей при их сближении
- •2.1.2. Влияние деформирования деталей на усилие сжатия в свариваемом контакте
- •Допускаемая величина зазоров при ктс
- •2.1.3. Экспериментально-расчетный метод определения усилия деформирования деталей при их сближении
- •2.2. Формирование контактов при сжатии деталей электродами
- •Значения fд при различных сочетаниях s, t, u и δ
- •2.2.1. Формирование механических контактов
- •2.2.2. Формирование электрических контактов
- •2.3. Электрическая проводимость зоны сварки.
- •2.3.1. Электрические сопротивления контактов при точечной сварке
- •2.3.2. Электрические сопротивления собственно свариваемых деталей
- •2.3.3. Общее электрическое сопротивления зоны сварки
- •Значения rЭэ к в конце процесса ктс
- •2.4. Нагрев металла в зоне сварки и методы количественной его оценки
- •2.4.1. Источники теплоты в зоне формирования сварного соединения
- •2.4.2. Температурное поле в зоне формирования соединения
- •2 .4.3. Тепловой баланс в зоне сварки и расчет сварочного тока
- •2.5. Объемная пластическая деформация металла в зоне формирования точечного сварного соединения
- •2.5.1. Методики экспериментальных исследований макродеформаций металла в зоне сварки
- •2.5.2. Характер пластических деформаций металла в зоне сварки на стадии нагрева
- •3. Математические модели основных термодеформационных процессов, протекающих в зоне точечной сварки
- •3.1 Термодеформационное равновесие силовой системы электрод - детали – электрод при традиционных способах сварки
- •3.2. Термодеформационное равновесие силовой системы электрод-детали-электрод при контактной точечной сварке с обжатием периферийной зоны соединения
- •3.2.1. Способ контактной точечной сварки с обжатием периферийной зоны соединений вне контура уплотняющего пояска
- •3.2.2. Математическая модель термодеформационного равновесия процесса контактной точечной сварки с обжатием периферийной зоны соединения
- •3.3. Оценка теплового состояния зоны сварки на стадии нагрева
- •3.3.1 Экспериментально - расчетный метод оценки теплового состояния зоны сварки на стадии нагрева
- •3.3.2 Методики расчетного определения размеров ядра и средних значений температуры в зоне сварки
- •3.4.1. Методика расчета среднего значения нормальных напряжении в контакте деталь - деталь
- •3.4.2. Методика расчета давления расплавленного металла в ядре
- •3.5. Методики определения параметров термодеформационных процессов в условиях формирования точечного сварного соединения
- •3.5.1. Сопротивление пластической деформации металла в условиях деформирования при повышенных температурах
- •3.5.2 Определение степени и скорости пластической деформации металла в зоне точечной сварки
- •4. Математическое моделирование процессов формирования точечных сварных соединений
- •4.1. Методики расчета изменения диаметра уплотняющего пояска в процессе контактной точечной сварки
- •4.1.1. Методика расчета изменения диаметра уплотняющего пояска при традиционных способах контактной точечной сварки
- •4.1.2. Методика расчета изменения диаметра уплотняющего пояска при контактной точечной сварки с обжатием периферии соединения
- •4.2. Изменение термодеформационных процессов на стадии нагрева при традиционных способах точечной сварки
- •4.2.1. Изменение параметров термодеформационных процессов при традиционных способах точечной сварки
- •4.2.2. Особенности термодеформационных процессов при точечной сварке с обжатием периферийной зоны соединения
- •4.2.3. Влияние режимов сварки на параметры термодеформационных процессов, протекающих в зоне формирования соединения
2.5. Объемная пластическая деформация металла в зоне формирования точечного сварного соединения
Объемная пластическая деформация (ПД) металла при точечной сварке — это один из основных термодеформационных процессов, протекающих в зоне формирования соединения и способствующих его образованию. Она вызывается как внешними факторами, в первую очередь силовым воздействием на детали электродов, так и внутренними факторами, в частности, напряжениями, возникающими при несвободном тепловом расширении (дилатации) металла в зоне сварки между электродами сварочной машины. Пластическое течение металла имеет место на протяжении всего процесса сварки — от формирования начальных контактов, до проковки соединения при его охлаждении. На стадии нагрева во время действия импульса сварочного тока металл в зоне сварки деформируется в основном пластически [3, 16].
Пластическая деформация металла в зоне сварки оказывает решающее влияние на характер электрического и температурного полей, а также на процесс формирования ядра расплавленного металла. В первую очередь, величина объемной пластической деформации влияет на процесс нагрева, так как определяет плотность тока в зоне сварки через площади контактов деталь–деталь и электрод–деталь. При этом нагрев металла в зоне формирования соединения, в свою очередь, оказывает влияние на его пластическую деформацию через изменение сопротивления пластической деформации. В результате такой взаимосвязи и такого взаимовлияния описанных выше процессов осуществляется как бы саморегулирование процесса точечной сварки. Это предполагает, что при устойчивом процессе в зоне сварки должно существовать определенное соответствие между нагревом в ней металла и пластической его деформацией [3, 183, 185…187].
Охлаждение металла в зоне сварки и его кристаллизация в ядре сопровождается температурным и фазовым уменьшением объема, которое приводит на этой стадии формирования соединения к возникновению неравномерного поля остаточных растягивающих напряжений. Это является одной из основных причин образования в соединениях дефектов усадочного характера (трещин, пор, раковин). Только пластическое течение металла в этот период может компенсировать его усадку и предотвратить образование вышеуказанных дефектов сварных соединений [3, 16, 62, 188, 189].
Сведения о пластических деформациях при КТС носят преимущественно качественный характер. Это обусловлено как трудностями их экспериментальных исследований, в первую очередь, из-за закрытого характера зоны сварки и малого ее объема [3, 16, 62, 188, 189], так и трудностями точной математической постановки и решения задачи по определению параметров напряжений и деформаций в условиях динамичного процесса формирования соединений [190...195]. Даже численные методы решения дифференциальных уравнений с применением ЭВМ не позволяют пока достаточно точно определить все сложные взаимовлияния и взаимосвязи термодеформационных процессов, протекающих в зоне формирования соединения [169…172, 174...176, 196...198].
В этой связи весьма перспективным представляется использование для исследований термодеформационных процессов при КТС приближенных теорий напряжений и деформаций, а также расчетно-экспериментальных методов, основы которых изложены, например, в работах [199, 200].