Технология и оборудование контактной сварки
..pdfРис. 1.13. Кинетика изменения диаметров кон |
Рис. 1.14. Кинетика |
измене |
|||||
тактов (/), диаметра ядра (2) и сопротивления |
ния гээ в процессе сварки низко- |
||||||
гээ (3) ПРИ точечной сварке низкоуглеродистой |
углеродистой стали |
толщиной |
|||||
стали толщиной 0,8+ 0,8 мм: |
|
|
2 + 2 мм: |
|
|
||
-------------- сварка электродами с плоской рабочей |
----------- рельефная |
сварка, |
|||||
поверхностью |
диаметром 4,8 |
мм |
(FCB = 190 даН; |
— — ------точечная |
сварка |
||
/ Св — 600° А)* |
----------сварка |
электродами |
со сфе |
|
|
|
|
рической рабочей поверхностью |
радиусом |
30 мм |
|
|
|
||
(FCB = 120 даН; / св = 6000 А) |
|
|
|
|
|
||
ностью. В тоже время среднее значение / св и конечный диаметр ядра изменяются незначительно; чем больше zK.3 сварочной машины, тем меньше эта разница. В процессе сварки на сферической поверхности постепенно появляется почти плоская площадка (сферическая по верхность превращается в плоскую), и начальное гоэ заметно умень шается.
При рельефной сварке кинетика гээ в значительной мере отли чается от предыдущего случая. В области / (рис. 1.14) происходит резкое падение сопротивления из-за быстрой деформации нагревае мого выступа. Далее, в области II значение гээ стабилизируется, а затем (область III) вновь уменьшается в связи с расширением кон тактов при образовании ядра. На конечной стадии диаметры кон тактов и тепловое состояние металла стабилизируются, и гээ мало изменяется. Величина гЭЭшК при этом меньше, чем при точечной сварке, за счет больших размеров контактов.
При шовной сварке герметичным швом вследствие достаточно высокой начальной температуры последующей точки заметно сни жается роль Гдд и 2гэ. д. В начале цикла уже не отмечается увеличе ние (максимума) гээ (2гэд), и полное сопротивление деталей моно тонно уменьшается вплоть до момента выключения тока. Конечные
значения |
к из-за большей |
площади контактов заметно меньше, |
чем при |
точечной сварке (см. |
табл. 1.2). |
1.2.5.Температурные и электрические поля
Те м п е р а т у р н о е п о л е — совокупность темпера тур в различных точках свариваемых деталей в разные моменты времени. В общем случае это поле формируется в результате проте кающих процессов тепловыделения и теплопередачи. Выделение теплоты вызвано действием ряда источников. Основной источник —
объемно распределенный с удельной мощностью /2р (где / — плот ность тока). К второстепенным источникам следует отнести плоские источники удельной мощности /2/*дД/(я^/4) и /2гэд/(я ^ /4), связанные с генерированием теплоты на соответствующих контактных сопро тивлениях, а также плоский источник, обусловленный эффектом Пельтье. Этот эффект проявляется в выделении или поглощении теплоты в контакте двух разнородных металлов, например, элек трод — деталь, или на границе жидкой и твердой фаз (ядро и твердый металл). Если направление тока таково, что через контакт перено сятся электроны из металла, в котором их энергия больше, то тем пература в этом контакте возрастает. Однако считается, что основ ная часть теплоты при точечной, рельефной и шовной сварке выде ляется за счет действия объемно распределенного источника и доля указанных выше плоских источников в общем тепловом балансе не превышает 10 %, и обычно ими пренебрегают.
Выделяющаяся в зоне сварки энергия (Q33) расходуется на
нагрев |
металла до температуры плавления или ликвидуса (Qi ~ |
~ 20ч |
-30 % Q33), а остальная часть передается теплопроводностью |
в окружающий ядро металл (Q2) и электроды (Q3). Таким образом,
& э = Q i+ Q2 + Q3- |
(1-5) |
Радиационным и конвективным теплообменом с поверхности де талей и электродов обычно пренебрегают. Основная часть теплоты (более 50 % Q33) обычно отводится в электроды, что определяет отсутствие сквозного проплавления деталей. Снижение теплоотвода способствует накоплению теплоты в зоне сварки, стимулирует раз витие процессов пластической деформации, что часто используется при соединении деталей разной толщины и разноименных металлов.
Характер тепловыделения определяется электрическим полем
всвариваемых деталях и электродах.
Эл е к^т р и ч е с к о е п о л е — совокупность потенциалов или плотностей тока в различных точках свариваемых деталей в разные моменты времени.
Для сварки характерно неравномерное электрическое поле, что связано с действием геометрического, температурного и магнито
электрического факторов. |
|
Г е о м е т р и ч е с к и й |
ф а к т о р обусловлен тем, что раз |
меры электрических контактов, как правило, намного меньше раз меров деталей, а также явлением шунтирования тока. Иллюстра цией влияния геометрического фактора служат характер электриче ского поля в равномерно нагретых деталях при точечной сварке (рис. 1.15, а). Электрическое поле, характеризуемое в данном случае распределением потенциалов, симметрично относительно г.
Поле плотностей тока зависит от абсолютных значений потенциа лов и электрических сопротивлений деталей и электродов. Наиболь
шие плотности тока (рис. |
1.15, б) в сечениях |
/ —/ |
и I I I — III |
дости |
||
гаются |
вблизи границ |
контактов |
в результате |
растекания |
тока |
|
в электродах и деталях. В сечении |
II — II |
плотность тока вблизи |
||||
оси z |
практически постоянна и постепенно |
убывает за границами |
||||
22
контакта. Неравномерность электрического поля возрастает с умень
шением отношения |
d js. |
Например, |
при |
d js |
= 3,3 |
около 25 % |
||||
тока протекает |
вне |
поверхности |
цилиндра с основанием |
к. а при |
||||||
d js = 5 лишь |
15 %. Характер |
поля |
зависит |
также |
от |
диаметра |
||||
электрода, |
расположения |
в нем охлаждающего |
канала. |
обтекании |
||||||
Т е м п |
е р а т у р н ы й |
ф а к т о р |
проявляется |
в |
||||||
током более нагретых участков соединения, отличающихся повышен ным сопротивлением, в условиях неравномерного температурного поля и поля электрических сопротивлений.
Это явление наглядно представляетсяпри наличии расплавлен ного ядра (рис. 1.16), удельное электросопротивление которого в 1,5—2 раза больше, чем окружающего его твердого металла. Плотность тока в сечении II — II (z = s/2) вблизи границ ядра за метно повышается (на 25 % и более) по сравнению с рассмотренным ранее случаем равномерно нагретых деталей и снижается над ядром. Во многом аналогичная картина отмечается и в сечении I I I —III (г = 0). Увеличение плотности тока в области уплотняющего пояска способствует росту этого пояска по мере возрастания диаметра ядра.
М а г н и т о э л е к т р и ч е с к и й ф а к т о р , связанный с проявлением поверхностного эффекта, эффекта близости и т. п., мало влияет на характер электрического поля, за исключением случая сварки токами повышенной частоты.
Температурное поле обычно описывается изотермами, располо женными в сечении, проходящем через ось г. В силу симметрии поля относительно оси z изотермы в сечениях, параллельных поверхностям
деталей, имеют форму |
окружности |
(рис. |
1.17). Металл начинает |
||||||||
|
|
(й- const-100% |
плавиться |
|
спустя |
некоторое |
|||||
Электрод. |
|
время |
с |
начала импульса токЯ' |
|||||||
|
|
(0,3—0,5/св). |
Ядро |
возникает |
|||||||
|
|
|
|||||||||
|
|
|
в |
области |
контакта |
деталь— |
|||||
|
|
|
деталь, |
где |
|
достигается |
наи |
||||
|
|
|
большая |
|
плотность |
тока |
и в |
||||
|
|
|
меньшей |
|
степени сказывается |
||||||
|
|
|
теплообмен |
с электродами. |
По |
||||||
|
|
ip~const-Q°/Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
//-// |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
FTTTTnWf/7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ййшШ .......... .......u |
w |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ТТПТГ |
у * |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L - i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.15. Электрическое поле при точечной |
|
Рис. |
1.16. Распределение плотно |
||||||||
сварке: |
|
|
|
сти |
тока |
в |
сечениях |
11—11 и |
|||
а — распределение |
потенциалов |
(ф); б — распре |
|
I1I—III при наличии жидкого ядра |
|||||||
деление плотности тока в различных сечениях без |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
учета контактных |
сопротивлений |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\ |
|
|
|
1 |
1 |
1 |
|
|
■ ' |
т |
т |
здо |
j |
|
|
|
8 |
|
6 |
4 |
2 |
|
С П |
|
|
1 |
1 |
|
|
1 — 1■ |
1 1 , |
| |
|
8 |
6 |
4 |
2 |
Т Л / |
7 |
|
J |
|
|
|
|
|
---------------- |
400 |
— |
11 |
|
' |
1 |
' |
1 |
|
|
|
^ 300 |
|
200173 |
|
||
|
2 |
4 |
6 |
8 |
г,пп |
|
|
|
U 0,2с |
|
|
|
|
|
|
|
|
1ш |
.......................... |
|
.... ^ |
|
|
у |
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
||
|
|
|
зч° |
|
|
2зч |
|
|
I |
I |
V |
; 1—i—1-----I |
1------- |
|
|
1 |
|
|
2 |
4 |
6 |
8 г,мм |
|
|
||
t -0,24 c |
|
|
|
|
|
|
|
|
P
Рис. 1.17. Изменение температурного поля в процессе точечной сварки
сплава АМгб толщиной 2 + 2 |
мм и /Св = 0,16 с, |
dn — диаметр уплот |
няющего пояска (данные расчета на ЭВМ): |
* |
|
а — стадия нагрева; 6 — стадия |
охлаждения |
|
мере прохождения тока ядро растет в направлении осей 2 и г (см. рис. 1.9). Максимальная температура в ядре лишь на 15—20 % превышает температуру ликвидуса сплава. Температура в контакте электрод—деталь достигает максимального значения к концу им пульса и составляет в среднем 400—500 °С (для сталей, алюминие вых сплавов) и повышается с ростом темпа сварки. Градиенты
температур |
в условиях шовной и особенно точечной сварки очень |
|||||||
велики |
и |
могут |
достигать |
по оси г, например, при сварке сталей |
||||
малой толщины, |
100 000 °С/см. Температурное поле является крайне |
|||||||
нестационарным, |
так |
как |
скорость нагрева очень большая — до |
|||||
200 000 °С/с, особенно |
при сварке |
малых толщин |
импульсами |
не |
||||
большой |
длительности. |
|
|
соизмеримы со |
скоростями |
на |
||
Скорости охлаждения металла |
||||||||
грева. Так, при точечной сварке деталей толщиной 1—4 мм уже через 0,02—0,08 с ядро полностью кристаллизуется (рис. 1.17, б). В течение этого времени часть теплоты распространяется в глубь
деталей, нагревая |
околошовную |
зону. |
|
|
В зависимости от роли процессов тепловыделения и теплоотвода |
||||
различают жесткие и мягкие режимы сварки. |
||||
Ж е с т к и й |
р е ж и м |
характеризуется кратковременным мощ |
||
ным импульсом тока, когда |
tCD < |
0,02s |
(с) при сварке деталей тол |
|
щиной 1—4 мм. Температурное |
поле |
в этом случае определяется |
||
преимущественно тепловыделением: изотерма температуры ликвидуса имеет при этом в сечении форму, близкую к прямоугольнику (рис. 1.18), углы которого вытянуты в сторону областей с повышенной плотностью тока (к периферии контактов), a Q2 + Q3 < 20 % Жесткий режим характеризуется высокими скоростями нагрева и охлаждения. При этом обычно увеличивается склонность к образо ванию выплеска, и для его предотвращения повышают сварочное
усилие. |
р е ж и м ы характерны значительной, |
длитель |
|
М я г к и е |
|||
ностью протекания тока (fCD> 0 ,ls) |
относительно малой силы. |
||
При этом происходит значительный |
теплообмен внутри |
деталей |
|
ис электродами (Q2 + (?3 ^ 80 %Q33). Изотерма температуры лик видуса имеет в сечении форму овала или эллипса. Скорость нагрева
иохлаждения, а также величина FCB меньше, чем на жестких ре жимах.
На характер температурного поля оказывает влияние большое
количество факторов.
В первую очередь характер нагрева определяется параметрами режима — силой тока, временем сварки и сварочным усилием. Увеличение силы тока и времени сварки приводит к повышению тепловыделения и росту размеров ядра (рис. 1.19). На кривых тер мических циклов отмечаются большие пульсации температур, кото рые затухают к концу импульса тока. В этих условиях отмечается рост температур в контакте электрод—деталь.
Униполярные импульсы тока отличаются непрерывным нараста нием тока, что обеспечивает непрерывный рост температуры, мень шие градиенты температур и плотности тока, большие размеры
Линии
Рис. 1.18. Форма ядра при сварке на жестких (1) и мягких режимах (2). Заштрихованы области наибольших плотностей тока
Рис. 1.19. Характер изменения диа метра ядра d и проплавления А от па раметров режима сварки; В — ко нечный выплеск
ядра и эффективность нагрева, чем при импульсах переменного тока. Повышение сварочного усилия вызывает рост пластической дефор мации, площади контактов и снижение плотности тока, что приводит к уменьшению размеров ядра (см. рис. 1.19).
На характер температурного поля оказывает влияние и ряд дру гих факторов, в частности, размеры электродов и свойства электрод ных материалов. Электроды со сферической рабочей поверхностью обеспечивают более интенсивный нагрев при относительно меньших токах, чем электроды с плоской рабочей поверхностью (см. рис. 1.9). Снижение теплопроводности электродных материалов приводит к уменьшению теплоотвода в электроды и росту высоты ядра. Сле дует отметить также, что, например, с уменьшением ширины на хлестки происходит заметное снижение градиентов температур по оси г и перегрев края нахлестки.
Для определения характера электрического и связанного с ним температурного полей используют физическое и математическое мо делирование.
Например, для оценки полей потенциалов и плотностей тока в равномерно нагретых деталях применяют плоские модели из электропроводящей бумаги или металлической фольги, которые воспроизводят форму соединений в увеличенном масштабе. При определении распределения ср подводят напряжение от источника постоянного тока к медным контактам, имитирующим электроды. С помощью щупа и вольтметра находят положение эквипотенциаль ных линий. Далее для нахождения плотностей тока «обращают» задачу, подводя напряжение к свободным поверхностям соединения (штриховая линия на рис. 1.20), и щупом определяют расположение эквитоковых линий.
Кинетику формирования температурных полей можно оценить на стальных или титановых моделях, которые помещают между электродами и нагревают сварочным током (рис. 1.21). При модели ровании процесса сварки с расплавлением металла необходимо плотно прижать к торцу образцов пластину из кварцевого стекла. О температуре в зоне сварки можно судить по цветам побежалости, изменению цвета термокрасок, излучению с торца образцов, которое
Рис. 1.20. |
Принцип определения |
элек |
.Зкбитокодые линии. Зкбипотенциальные |
трических |
полей при точечной |
сварке: |
|
/ — детали; 2 — источник тока; 3 — положе ние токоподводов при определении полей по тенциалов; 4 — положение токоподводов при определении поля тока; 5 — щуп
можно фиксировать на цветную или чувствительную к инфракрас ным лучам кинопленку.
Наиболее точная оценка рассматриваемых полей может быть получена при математическом моделировании процесса на ЭВМ.
В общем случае температурное поле при точечной сварке описы вается уравнением теплопроводности Фурье, которое при условии, что теплоемкость и плотность металла не зависят от температуры, имеет следующий вид:
В левой части уравнения — скорость изменения температуры в любой точке соединения, в правой — сумма частных производных, учитывающих теплообмен теплопроводностью внутри детали, а сла гаемое j 2p/cy выражает повышение температуры за счет действия источника теплоты, связанного с прохождением тока плотностью j через собственное сопротивление деталей. При решении тепловой задачи необходимо также учитывать условия однозначности: началь ные и граничные условия. Последние из этих условий описывают теплообмен в контакте электрод—деталь (обычно условия I или
IIрода).
Электрическое поле в деталях описывается следующим диффе
ренциальным уравнением:
и ± ж ) + £ ( т ж ) + т ^ =0- |
<К7> |
В этом уравнении учиты вается фактическое значение р в каждой точке детали.
При решении уравнений (1.6) и (1.7) возникают опре деленные трудности из-за не прерывного изменения основ ных параметров, режима, свойств металла и граничных условий в процессе сварки. Расчеты облегчаются при ис пользовании приближенных численных решений этих уравнений методами конеч ных разностей, устанавли-
Рис. 1.21. Схема киносъемки моделей точеч ной сварки:
1 — детали; 2 — электроды; 3 — кварцевое стек ло; 4 — сварочный трансформатор; 5 — кинока мера
вающих зависимости между конечно малыми изменениями темпера туры, времени, координат, силы тока и т. д. При этом объем зоны сварки разбивают' на ряд конечных элементов (кубиков) со сторо ной ДЛ = 0,1 -j-0,2 мм, а время на достаточно малые интервалы Д^
(о ычно |
'0,001 с). Расчет <р |
/ и Т выполняют дискретно в каждой |
|
ячейке с координатами г, г и по времени At. |
В результате можно |
||
получить |
объемную мозаику |
нагретых колец |
(рис. 1.22, а) шири |
ной и высотой Д/г, которая наглядно проявляется в поперечном се
чении деталей и электродов.
Для пояснения принципов расчета выделим из средней части
соединения ячейку объемом AV |
(рис. 1.22, б). На первом шаге опре |
деляем электрическое поле ф (/* |
г) и по известным потенциалам поле |
/ (Л г), ь общем случае необходимо рассматривать две составляю |
|
щие /. по оси г |
/г и но оси г — |
При этом / = |
-\fj\ -4- |
В |
ячей |
||||||||
ках, |
расположенных в плоскости с координатой |
г = |
5/2 |
jr |
близка |
||||||||
К нулю, |
и при этом условии (рис. |
1.22, а) |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
/г = |
(ф8 — ф7)/(ДЛр). |
|
|
|
|
|
|
||
— 5 /л Г еТ0М Т0Г0’ |
ЧТ0 электрическое |
сопротивление |
ячейки л, = |
||||||||||
р/Д/г, |
энергия, |
выделяющаяся в ней за |
время |
At, |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
Д<7 = /?pi Д/г* Д/. |
|
|
|
|
|
|
|||
Тогда |
повышение температуры |
Тг за |
это |
время |
|
|
|
||||||
|
|
7\ = Д9/(ДКсу) = |
/2Р1Д/г3 At/{Ah*cy) = |
y2Pl Д//(су). |
|
||||||||
чя |
|
ВТ0Р°® шаг расчета — определение температуры |
ячеек |
||||||||||
иярт |
|
пл°выделения |
заканчивается. Следующий шаг |
учиты- |
|||||||||
/пир |
1 99лообмен. |
|
внутри |
системы |
за |
счет |
|
теплопроводности |
|||||
ВЭЛекТР°Д (поток &Чг) и В окружающий металл (Дqr).
(о" И п"\ |
пптЛИ °Т С0(?ТН0шения приходящих (q'r и q'z) и отходящих |
Яг Яг) |
ков ячейка будет нагреваться или охлаждаться. С ро |
стом теплопроводности металла и градиентов температур интенсив ность теплообмена повышается. Очевидно также, что при точечной сварке поле симметрично относительно оси г, и поэтому градиент температур по оси у равен нулю, и изотермы в плоскостях гоу будут представлять собой окружности с соответствующим радиусом. С уче том теплоотвода новая температура в ячейке будет
Т 2 = 2 Aq/(Ah3cy),
U Aq = f р АЛ3 At — Кgrad Т"г АЛ2 A t - X grad Г' АЛ2 At + + Xgrad Т’г Ah? At + Xgrad T’r AhAt.
Далее по аналогии с предыдущим шагом находим для Т2 соответ ствующие значения р2, /2, затем Т3 с учетом теплообмена и т. д.
Более подробно с методикой расчета электрических и темпера турных полей методом конечных разностей можно познакомиться в рекомендуемой в конце учебника литературе.
1.2.6. Шунтирование тока
Шунтирование тока проявляется в протекании части тока вне зоны сварки, например, через ранее сваренные точки (рис. 1.23) при двухсторонней точечной сварке или через одну из деталей при односторонней сварке (§ 3.7). Шунтирование в значительной мере нарушает симметрию электрического поля и может при малом рас стоянии или шаге между точками (/ш) привести к уменьшению плот ности тока и размеров литого ядра.
Значение |
тока шунтирования и |
других токов |
можно |
оценить |
|||||||
по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
t ui |
— 7свлая/ / ш, |
/ 2 — / св + |
7ц 7св — h |
|
|
|
( 1.8) |
||
где лэа |
и |
лш — электрическое |
сопротивление |
зоны |
сварки |
(см. |
|||||
п. 1.2.3) |
|
и шунта; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лп — Кя2р7uj/(s6np), |
|
|
|
|
( 1-9) |
||
где бцр — приведенная с |
учетом растекания тока |
ширина |
шунта, |
||||||||
равная |
(dK+ |
dn)/2, 1(а л; 0,4. |
|
|
|
|
и рост s |
вызы |
|||
Как следует из формул (1.8), (1.9), уменьшение |
|
||||||||||
вают снижение / св и соответственно |
размеров |
ядра, |
а также |
при |
|||||||
водят к повышению температуры в |
|
|
|
|
|
|
|||||
контакте |
электрод—деталь и |
ско |
д ^ |
|
|
|
|
|
|||
рости износа электрода. Для каждой |
|
|
|
|
|
||||||
толщины и марки металла обычно |
г |
|
|
|
|
|
|||||
выбирают |
минимальное |
значение |
L |
|
|
|
|
|
|||
Рис. 1.23. Шунтирование тока при двусто |
|
|
|
|
|
|
|||||
ронней точечной |
сварке: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
а — схема шунтирования; б — распределение тока |
|
|
|
|
|
|
|||||
в сечении |
II —II |
при наличии |
шунтирования |
|
6) |
|
|
|
|||
(кривая 1) |
и |
без него (кривая 2) |
|
|
|
|
|
|
|||
и |
min* При этом принимают, что если tm £>/ш тш» то / ш< 0,05/св, |
|||
шунтирование практически |
не влияет на |
электрическое поле |
||
и |
размеры |
ядра. Значения /ш тщ Для двусторонней точечной сварки |
||
приведены |
в табл. 3.1. |
снижаются в |
процессе сварки за |
|
|
Токи шунтирования обычно |
|||
счет нагрева шунта и снижения гээ. Также при шовной сварке гер метичных соединений (/ш « 2—3s и /ш < d) из-за повышенной тем пературы предыдущей точки токи шунтирования весьма ограни чены, особенно при большой скорости и непрерывном вращении роликов.
1.2.7. Расчет сварочного тока
Сварочный ток рассчитывают по закону Джоуля — Ленца
= |
0*10) |
где Оээ — общее количество теплоты, затрачиваемой на образование соединения; тг — коэффициент, учитывающий изменение гэд в процессе сварки.
Для низкоуглеродистых сталей тг ж 1, для алюминиевых и магниевых сплавов
1,15, коррозионно-стойких сталей 1,2, сплавов титана 1,4. |
|
|||
В свою очередь рээ определяется по уравнению теплового |
баланса [формула |
|||
(1.5)]: |
— энергия, затрачиваемая |
на нагрев до |
Гцд столбика металла высотой 2s |
|
и диаметром основания с1э (dd « d); |
Q2 — теплота, |
расходуемая |
на нагрев металла |
|
в виде кольца шириной х2, окружающего ядро; среднюю температуру кольца при нимают равной 0,25Тпл, достигаемой на его внутренней поверхности в контакте де талей; Оз — потери теплоты в электроды, которые учитываются нагревом условного цилиндра в электродах высотой х3 до средней температуры Т0. Считая, что темпе
ратуры на контактной |
поверхности Тэд « 0,5ГПЛ, а Г э « 0,25ТЭД, можно принять, |
что Тэ ^ Т’пл/б (рис. |
1.24). |
Энергия Qj расходуется на нагрев до Т11Лобъема металла большего, чем объем ядра, что дает возможность учесть скрытую теплоту плавления металла:
Q\ = (л d\!A) 2scy7W
При. расчете Q2 принимаем, что заметное повышение температуры наблюдается на расстоянии х2 от границы ядра. Значение х2 определяется временем сварки и тем
пературопроводностью |
металла: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
х2 = 4 j / ’aм/св* |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Для низкоуглеродистых сталей |
*2= 1,2 К /Св, |
алюминиевых |
сплавов |
х2 = |
|||||||||
= 3,1 |
У tco и |
меди |
х2 = 3 ,3 1 Л Св- |
|
площадь |
кольца |
л*2 №> -|- х2) |
и вы |
|||||
|
|
|
|
Если |
|||||||||
|
|
|
сота 2s, средняя температура нагрева Т'пл^, то |
||||||||||
|
|
|
ориентировочно |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Qi “ к\ПХ2 (d3+ Х2)2 ^ Г пл/4, |
|
|||||||
|
|
|
где ki — коэффициент, |
близкий |
к 0,8, учиты |
||||||||
|
|
|
вает, |
что средняя |
температура |
кольца несколь |
|||||||
|
|
|
ко |
ниже |
средней температуры |
Тил/4 в связи со |
|||||||
|
|
|
сложным |
распределением температуры по шири |
|||||||||
|
|
|
не |
этого |
кольца, |
так |
как |
наиболее интенсивно |
|||||
|
|
|
нагретые участки расположены у внутренней |
||||||||||
|
|
|
поверхности кольца. |
|
|
|
|
|
|
||||
Рис. |
1.24. Схема |
расчета сва |
Потери теплоты |
в электроды |
(?з можно оце |
||||||||
рочного тока |
|
нить, |
принимая, |
что за счет теплопроводности |
|||||||||
|
|
|
|||||||||||