Главная Иностранные языки Информатика Искусство и культура Исторические личности Матметоды в эк-ке Метрология Неопределено Режущий инструмент Реклама и PR Ресторанно-гостиничный бизнес бытовое обслуживан Государственное регулирование и налогообложение Гражданское право Гражданское процессуальное право САПР Стратегический менеджмент Схемотехника Уголовное право Уголовный процесс Управление персоналом Физика Эктеория Электротехника Этика эстетика Юридпсихология Карта сайта	Рефераты. Основы теории и технологии контактной точечной сварки Так, в приведенном на рис. 4.7 примере, детали в месте сварки сжимаются токопроводящими электродами неизменным усилием FЭt = 6 кН и обжимными втулками также неизменным усилием обжатия FОt = 3,4 кН (рис. 4.5, в). При этом в одном варианте сварки детали обжимаются втулками с внутренним диаметром dВВ, равным 16 мм (изменение параметров термодеформационных процессов в этом варианте сварки показано сплошными линиями), а в другом — 24 мм (в этом варианте сварки —штриховыми линиями). Поскольку в приведенном примере детали в месте сварки собраны без зазора (δ = 0 → FДt = 0), то в соответствии с уравнением (3.17) к моменту начала импульса тока усилие сжатия в площади свариваемого контакта FCt равно усилию сжатия деталей токопроводящими электродами FЭt, а усилие в кольцевом контакте FКt вне контура уплотняющего пояска равно усилию обжатия деталей FОt кольцевыми силовыми пуансонами. С момента начала импульса тока вследствие нагрева и расширения металла в зоне сварки в контакте деталь–деталь начинает формироваться рельеф (уплотняющий поясок), увеличивающаяся высота которого hПt определяется по зависимости (3.84). Вследствие этого детали между контурами уплотняющего пояска и внутреннего диаметра обжимной втулки прогибаются и своей упругостью передают в зону сварки часть усилия обжатия деталей FОt, равную усилию FУt, величину которого можно определить по зависимости (3.19), сопротивления деталей их суммарному прогибу на высоту уплотняющего пояска. Таким образом, в процессе сварки на стадии нагрева усилие сжатия в свариваемом контакте FCt увеличивается пропорционально увеличению высоты hПt уплотняющего пояска на величину FУt, а усилие сжатия деталей в кольцевом контакте FКt на эту же величину уменьшается. Это сказывается на количественных параметрах всех термодеформационных процессов, протекающих в зоне сварки. Так, увеличение внутреннего диаметра обжимной втулки с 16 до 24 мм приводит к уменьшению усилия упруго прогиба деталей FУt, усилия сжатия в площади свариваемого контакта FCt, уменьшению диаметра уплотняющего пояска dПt, повышению температуры ТДt деформируемого металла и уменьшению его сопротивления пластической деформации σДt, а следовательно к уменьшению среднего значения напряжений в площади уплотняющего пояска σСРt и давления расплавленного металла в ядре РЯt. При КТС с обжатием периферийной зоны соединения также, как и при традиционных способах сварки, до начала плавления металла все усилие сжатия в свариваемом контакте FCt уравновешивается металлом, находящимся в твёрдой фазе, и следовательно в этот период согласно зависимостям (3.10) и (3.21) FCt = FПt. В период после момента tНП начала плавления металла в свариваемом контакте до окончания импульса тока (при tНП < t ≤ tСВ) часть усилия сжатия в свариваемом контакте FCt уравновешивается давлением РЯt расплавленного металла в ядре, которое по его площади развивает усилие FЯt (3.9), а часть — напряжениями в уплотняющем пояске, которые по его площади составляют усилие FПt (3.10). При этом, несмотря на уменьшение давления в ядре РЯt в процессе его формирования, усилие FЯt в его площади увеличивается, что обусловлено более быстрым увеличение площади ядра по сравнению с уменьшением в нем давления, что приводит к увеличению доли усилия FCt, уравновешиваемой усилием FЯt в площади ядра, и уменьшению на эту же величину доли усилия FCt, уравновешиваемой усилием FПt в площади уплотняющего пояска. Таким образом, при КТС с обжатием периферийной зоны соединения в процессе сварки происходит не только перераспределение усилий сжатия в свариваемом контакте между уплотняющим пояском и ядром расплавленного металла, но и увеличение усилия сжатия в площади уплотняющего пояска. Это благоприятно сказывается на устойчивости процесса формирования соединения в части увеличения тепловыделения в начале процесса сварки и повышения устойчивости против образования выплесков в его конечной стадии. 4.2.3. Влияние режимов сварки на параметры термодеформационных процессов, протекающих в зоне формирования соединения Параметры термодеформационных процессов, протекающих в зоне формирования соединения, зависят от многих факторов точечной сварки, в частности, рассмотренных выше. Кроме того, на них существенное влияние оказывают особенности технологий и параметры режимов точечной сварки, которое и рассмотрим ниже. В частности, исследованием влияния режимов сварки деталей из сплавов АМг6 и АМц, толщиной 1…4 мм, которые приведены в табл. 4.4, установлено следующее. Таблица 4.4 Параметры режимов точечной сварки и размеры полученных соединений
№ п/п	Материал деталей	Толщина деталей, мм	Параметры режимов сварки			Размеры ядра
			Время сварки tСВ, с	Сварочное усилие FСВ, кН	Сварочный ток IСВ, кН	Диаметр dЯ, мм	Высота hЯ, мм
1	АМг6	1 + 1	0,06	6,5	38	5,0	1,2
2			0,08	5,5	31		1,0
3			0,10	4,5	27		0,75
4		2 + 2	0,06	12,0	49	8,0	2,6
5			0,08		42		2,1
6			0,10		37		1,2
7		3 + 3	0,16	20,0	76	10,0	4,0
8			0,24	18,0	63		3,0
9			0,30	17,0	57		2,1
10		4 + 4	0,20	28,0	85	13,0	5,1
11			0,26		77		3,9
12			0,32		65		2,3
13	АМц	1 + 1	0,06	2,5	34	5,0	1,25
14			0,08		26		1,0
15			0,10		21		0,6
16		2 + 2	0,10	7,0	51	8,0	2,7
17			0,14	6,0	37		2,2
18			0,18	5,5	32		1,3
19		3 + 3	0,12	10,0	78	10,0	4,1
20			0,16		62		3,2
21			0,20		51		2,1
22		4 + 4	0,16	18,5	82	13,0	4,9
23			0,20	16,0	73		4,1
24			0,24	19,0	61		2,8

Температура деформируемого металла ТДt в зоне сварки является основным фактором, определяющим его сопротивление пластической деформации σДt. Многочисленные расчеты показали, что нагрев деформируемого объема металла в зоне сварки во время импульса сварочного тока протекает неравномерно (рис. 4.6, б, рис. 4.7, б). За первые 10…20 % от времени сварки tСВ он нагревается до температуры, которая составляет 65...85 % от конечных ее значений. Затем рост его температуры замедляется. При этом, в случае сварки электродами со сферической рабочей поверхностью рост температуры деформируемого металла наблюдается в течение всего периода действия импульса сварочного тока (рис. 4.6, б), то при сварке электродами с плоской рабочей поверхностью и, в особенности, с обжатием периферийной зоны соединений увеличение температуры деформируемого металла во второй половине периода их нагрева весьма ограничено (рис. 4.7, б).

Такое неравномерное увеличение температуры деформируемого металла (рис. 4.8) характерно для любых условий точечной сварки [203, 206, 214…216]. Это в дальнейшем было подтверждено и более точными тепловыми расчетами с решением дифференциальных уравнений, например, в работе [168].

Причинами такого изменения температуры являются, с одной стороны, радиальное перемещение от оси электродов границ деформируемого объема металла из-за увеличения диаметров уплотняющего пояска dПt и ядра расплавленного металла dЯt (см. рис. 4.4, 4.6, а, 4.7, а), а с другой — изменения условий процессов выделения и распространения теплоты. Во-первых, увеличение в процессе сварки площадей контактов деталь–деталь и электрод–деталь приводит к уменьшению электрического сопротивления зоны сварки (см. п. 2.3) и, как следствие—к уменьшению тепловыделения. Во-вторых, увеличение площадей контактов электрод–деталь приводит и к увеличению теплоотвода из зоны сварки. Кроме того, замедление увеличения температуры происходит из-за плавления металла в ядре, так как на это затрачивается часть вводимой энергии (см. п. 2.4).

Максимальная температура деформируемого объема металла, которой он достигает в конце процесса формирования соединения, в зависимости от условий сварки изменяется в относительно широких пределах, составляющих 60…95 % от температуры плавления ТПЛ свариваемого металла.

Изменение толщины свариваемых деталей в пределах 1…4 мм приводит к изменению температуры деформируемого металла, примерно на 5…15 % от ТПЛ. Причем, с увеличением толщины деталей она возрастает (рис. 4.8), что в основном объясняется уменьшением ее градиента в направлении координаты r.

Изменение времени сварки влияет на максимальную температуру металла в большей степени (рис. 4.9), чем изменение толщины деталей. Так, изменение времени сварки в пределах, применяемых в практике КТС режимов, приводит к изменению температуры металла на 10…25 % от ТПЛ. При этом с увеличением времени сварки (уменьшением жесткости режимов) она возрастает. Это обусловлено некоторым уменьшением градиента температуры в металле зоны сварки, прилегающем к ядру.

Такие результаты расчетов температуры металла в зоне сварки вполне согласуются с существующими представлениями, результатами экспериментальных и теоретических исследований процессов выделения и перераспределения теплоты в условиях формирования точечных сварных соединений.

Степень пластической деформации металла в зоне сварки монотонно увеличивается в течение всего процесса его нагрева, т. е. в течение длительности действия импульса сварочного тока при любых условиях точечной сварки. Причем, во время формирования соединения степень деформации увеличивается неравномерно (рис. 4.10). За первые 5…20 % от времени tСВ действия импульса сварочного тока она достигает значений, составляющих 25…40 % от конечных. После этого степень деформации металла в зоне сварки увеличивается практически линейно.

Динамика изменения степени пластической деформации металла в зоне сварки и ее величина определяются в основном его температурным расширением. Так, характер изменения εt  в процессе формирования соединения определяется в основном ее приращением за счет температурного расширения εt1, (первое слагаемое в зависимости 3.78), плавления металла в ядре εt2 (второе слагаемое) и вдавливания электродов в поверхности деталей εt3 (третье слагаемое). В момент выключения тока при t = tСВ приращение степени пластической деформации за счет температурного расширения металла εt1, составляет 55…65 % от всей ее конечной величины εt, за счет вдавливания электродов в поверхности деталей εt2 — 20…30 %, за счет приращения объема металла ядра при его расплавлении εt3 — 8…17 %.

К моменту окончания импульса сварочного тока при t = tСВ степень пластической деформации металла в зоне сварки может достигать значений 12…15 %. При проплавлении деталей на 40…60 %, которое наиболее характерно для большинства соединений в практике точечной сварки, конечная степень деформации составляет 9…12 %.

При сварке на жестких режимах с меньшей длительностью импульса сварочного тока степень деформации на 5…12 % меньше, чем на мягких (рис. 4.11). Это объясняется большим градиентом температуры металла в зоне сварки и большей зоной его нагрева.

С увеличением толщины свариваемых деталей от 1 до 4 мм степень пластической деформации металла в зоне сварки также уменьшается на 8…14 % (рис. 4.12), что объясняется в основном увеличением зоны нагрева при формировании точеного сварного соединения.

Скорость пластической деформации ut металла в зоне сварки изменяется в соответствии с изменение степени его деформации (рис. 4.13), поскольку является ее производной (см зависимость 3.79).

Наибольшие ее значения наблюдаются в начале процесса нагрева и составляют через 10 % от времени tСВ действия импульса сварочного тока 0,2…3,6 с-1. В процессе формирования соединения скорость деформации металла зоны сварки уменьшается неравномерно. За последующие 10…15 % от времени нагрева она уменьшается на 20…60 % от значений, которые были при t ≈ 0,1tСВ . После этого она либо монотонно уменьшается до конечных значений, либо остается практически неизменной.

С увеличением жесткости режима сварки скорость деформации возрастает (рис 4.14). Причем, в начале процесса сварки она возрастает примерно в 2,5…3,5 раза, а в конце процесса нагрева — в 1,5…2.5 раза. С увеличением же толщины свариваемых деталей от 1 до 4 мм она уменьшается в 5…6 раз. Это в основном обусловлено увеличением времени сварки tСВ, поскольку степень εt деформации металла зоны сварки с увеличением толщины деталей уменьшается всего на 8…14 %.

Сопротивление пластической деформации σДt металла в области уплотняющего пояска в процессе КТС монотонно уменьшается (рис. 4.15).

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21