Основы теории и технологии контактной точечной сварки (стр. 11 из 44)
Таким образом, полученная зависимость (2.5), позволяет при решении технологических задач расчетным путем приближенно определять величину усилия FД, необходимого для сближения свариваемых деталей до соприкосновения их поверхностей при конкретных условиях сварки, и с достаточной для практики точностью прогнозировать возможное отклонение усилия сжатия в площади свариваемого контакта от усилия сжатия деталей электродами.
2.2. Формирование контактов при сжатии деталей электродами
Исходным условием осуществления процесса контактной точечной сварки является наличие электрической проводимости между токопроводящими электродами, что невозможно без наличия её в контактах деталь–деталь и электрод–деталь. То, что величина и стабильность начального электрического сопротивления контактов существенно влияют на тепловые процессы в зоне сварки и, в конечном итоге, на качество готового соединения можно считать однозначно установленным. Это подтверждается многочисленными результатами исследований процесса КТС как отечественных [3, 4, 7...17, 106...115], так и зарубежных [116…120] исследователей. И только в немногочисленных исследованиях [121, 122] получены противоположные результаты.
В свою очередь, образованию электрических контактов деталь–деталь или электрод–деталь должно предшествовать образование между ними хотя бы очагов контактов механических [4, 13].
Таблица 2.2
Значения FД при различных сочетаниях s, t, u и δ
| № | Сочетания факторов | FД (кН) | Отклонения FДэксп от FДрасч. (%) | FЭ (кН) | Отклонения εF | ||||
| s | t | u | δ | Экспериментальные значения | Расчетные значения | ||||
| 1 | 1,0 | 30 | 8 | 0,5 | 0,110 | 0,133 | 17,6 | 5,0 | 2.6 |
| 2 | -″- | -″- | -″- | 1,0 | 0,280 | 0,256 | 9,3 | -″- | 5,1 |
| 3 | -″- | -″- | -″- | 1,5 | 0,350 | 0,373 | 6,5 | -″- | 7,4 |
| 4 | -″- | -″- | -″- | 2,0 | 0,460 | 0,487 | 5,8 | -″- | 9,6 |
| 5 | -″- | 100 | -″- | 1,0 | 0,020 | 0,014 | 4,2 | -″- | 0,2 |
| 6 | -″- | -″- | -″- | 2,0 | 0,030 | 0,027 | 11,1 | -″- | 0,5 |
| 7 | -″- | -″- | -″- | 3,0 | 0,040 | 0,041 | 2,6 | -″- | 0,8 |
| 8 | 2,0 | 50 | 10 | 0,5 | 0,270 | 0,303 | 11,4 | 11,0 | 2,7 |
| 9 | -″- | -″- | -″- | 1,0 | 0,640 | 0,607 | 5,5 | -″- | 5,4 |
| 10 | -″- | -″- | -″- | 1,5 | 0,930 | 0,896 | 3,8 | -″- | 8,1 |
| 11 | -″- | -″- | -″- | 2,0 | 1,130 | 1,182 | 4,4 | -″- | 10,7 |
| 12 | -″- | 100 | -″- | 1,0 | 0,100 | 0,116 | 15,2 | -″- | 1,0 |
| 13 | -″- | -″- | -″- | 2,0 | 0,250 | 0,235 | 6,3 | -″- | 2,2 |
| 14 | -″- | -″- | -″- | 3,0 | 0,360 | 0,349 | 3,2 | -″- | 3,2 |
| 15 | 3,0 | 70 | 13 | 0,5 | 0,470 | 0,511 | 6,0 | 16,0 | 3,1 |
| 16 | -″- | -″- | -″- | 1,0 | 0,940 | 1,011 | 7,0 | -″- | 6,3 |
| 17 | -″- | -″- | -″- | 1,5 | 1,610 | 1,509 | 6,6 | -″- | 9,9 |
| 18 | -″- | -″- | -″- | 2,0 | 0,207 | 1,979 | 4,7 | -″- | 12,3 |
| 19 | -″- | 100 | -″- | 1,0 | 0,460 | 0,438 | 5,0 | -″- | 2,6 |
| 20 | -″- | -″- | -″- | 2,0 | 0,850 | 0,864 | 1,6 | -″- | 5,3 |
| 21 | -″- | -″- | -″- | 3,0 | 1,320 | 1,278 | 3,2 | -″- | 7,9 |
Таким образом, формирование контактов при КТС включает в себя, по крайней мере, два, различающихся между собой, процесса: формирование механических контактов; формирование электрических контактов, которые во временной последовательности протекают одновременно после сближения свариваемых деталей до соприкосновения их поверхностей.
2.2.1. Формирование механических контактов
Реальные поверхности деталей всегда имеют микроскопические неровности (рис. 2.15), поскольку они образуются не только при механической обработке поверхностей [12, 13], но даже и при кристаллизационных [12] или рекристаллизационных [123] процессах в металлах. Эти неровности в технологии машиностроения характеризуют шероховатостью и волнистостью. Их параметры, включая и терминологию, регламентированы ГОСТами [124, 125].
Если бы поверхности деталей были идеально гладкими и плоскими, то контакты между ними существовали бы по всей площади сопрягаемых поверхностей. Эту площадь принято называть «номинальной площадью контакта» и обозначать Аа (рис. 2.16). Следовательно, при точечной сварке «номинальной площадью контакта» Аа является вся площадь нахлестки. Наличие на поверхностях реальных деталей шероховатости и волнистости приводит к тому, контакт между ними не будет сплошным. Лишь отдельные участки поверхностей воспринимают усилия сжатия. Сумма таких дискретных площадок контакта образует «фактическую площадь контакта», которую принято обозначать Аr. Единичные пятна фактического контакта располагаются неравномерно, отдельными областями. Эти области сосредоточения пятен фактических контактов, обведенные контурами, в сумме составляют «контурную площадь контакта», которую обозначают Ас. Тогда можно считать, что при контактной точечной сварке «контурной площадью контакта» Ас является вся площадь внутри контура уплотняющего пояска. Такая классификация площадей контактов общепринята в технологии машиностроения [126, 127] и сварки [4, 12, 13, 92, 128, 129].