F - площадь поперечного сечения, м2;
с - средняя удельная теплоемкость металла, Дж/кг * оС;
g - плотность металла, кг/м3;
l - средняя удельная теплопроводность свариваемого металла, Вт/м * оС.
Методика рсчета сопротивления свариваемых стержней, поддерживаемая системой, соответствует общепринятой. Из литературных источников [1] известно, что сопротивление свариваемых стержней на участке между электродами (Rсв) складывается из собственного активного сопротивления стержней (2*rдк) и контактного сопротивления холодных стержней (rдд). Собственное активное сопротивление стержней рассчитывали по формуле:
2 * rдк = А * kp * s * (r1+ r2) / (P * d2 / 4) , где: 2*rдк - собственное активное сопротивление стержней, Ом;
А - коэффициент учета соотношения диаметра и длины стержня;
kp - коэффициент учета неравномерности нагрева стержней;
s - установочная длина стержня, м;
r1 и r2 - удельные сопротивления стали при температурах
1200 и 1500 оС, Ом* м;
d - диаметр стержней, м.
Контактное сопротивление холодных стержней зависит от усилия сжатия и оценивается по эмпирической формуле [1]:
rдд = rдд0 / Q 0.7, где rдд - контактное сопротивление холодных стержней, Ом;
rдд0 - постоянный коэффициент для стали 6 * 10-3 [1].
Расчеты, проведенные системой, позволили определить значение собственного активного сопротивления стержней (1.22 * 10-3 Ом) и контактного сопротивления (1.76 * 10-5 Ом). Заметим, что в системе предусмотрена возможность учета сопротивления, возникающего в месте контакта стержней с электродами, которое обычно не превышает половины контактного сопротивления холодных стержней. Определено, что для двух контактов оно составляет 1.76 * 10-5 Ом. Таким образом, при расчете исходной силы сварочного тока по формуле (1) сопротивление стержней, подлежащих сварке, принималось равным 1.26*10-3 Ом.
Рассчитанное по формуле (1) значение силы сварочного тока 1340А оценено системой как находящееся в рамках диапазона, рекомендуемого в литературе [1,2].
Начальное усилие сжатия Fос выбрано системой автоматически с учетом рекомендаций для низкоуглеродистых низколегированных сталей (100...300 Н/мм2). В качестве исходного предлагается среднее значение из этого интервала для сечения площадью 28 мм2 - 4100 Н.
Установочная длина l0 аналогичным образом выбирается из рекомендуемого интервала от 0.7 * d до 1.0* d (где d - диаметр прутка) и принимается равной 6 мм. Это значение позволяет получить соединение, в котором отклонение от соосности свариваемых концов звена не превышает 0.3 мм, что согласуется с требованиями нормативной документации (ТУ 12.0173.856.015-88).
Разработка параметров режима стыковой сварки сопротивлением, осуществляемая системой, строится на основе математического планирования.
Для продолжения расчета технологиеских параметров сварки сопротивлением система рекомендует на вычисленных технологических параметрах стыковой сварки сопротивлением осуществить несколько пробных сварок, меняя величину укорочения деталей при сварке (припуск на осадку) Dlос. В соответствии с рекомендациями провели экспериментальную сварку при силе сварочного тока 1390, 1340 и 1290А. Из сварных соединений изготовили образцы для статического растяжения и провели испытания. По их результатам средствами системы рассчитали прочность сварных соединений.
Как оказалось, зависимость прочности сварного соединения от припуска на осадку не имеет линейного характера. При малом припуске на осадку не происходит полного удаления окислов из стыка, и соединение оказывается непрочным практически при всех применяемых в опытах значениях силы тока. Припуск на осадку в размере 1.5 мм привел к заметным различиям в прочности соединений, которая уже зависела от силы сварочного тока. Повышение прочности соединения при одинаковом усилии сжатия обусловлено положительным влиянием большего нагрева при увеличении силы сварочного тока. Осадка на 2 мм понизила прочность сварного соединения во всем диапазоне сварочных токов. Вероятно, даже максимальное значение силы тока из рассчитанных выше - 1390 А не обеспечило достаточный прогрев для приведения околостыковой зоны в пластичное состояние. В результате в стыке оказался малопластичный металл, который не позволил получить прочное соединение. Таким образом, из исследованных припусков на осадку лучшим признан (1.5 ± 0.1) мм.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.