Власний опір деталей
Власний опір – опір, розподілений в об’ємі металу. На цьому опорі при проходженні через нього електричного струму виділяється основна кількість теплоти.
Опір що розглядається представляють як суму опорів двох пластин 1 і 2 однакової товщини, кожна з котрих нагріта до деякої середньої температури Т1 і Т2 (рис 4.3).Тоді шуканий опір виражається наступною формулою
2rдк=Akps1(ρ1+ρ2)/(πdе2/4) де A=f(dе,s,rц,rд)
Питомі електроопори деталей ρ1 і ρ2 залежать від роду металу, виду його термообробки, і температури. Значення ρ1 і ρ2 визначають власне для температур Т1 і Т2. При зварюванні деталей з низько вуглецевих сталей Т1 і Т2 приймають рівними 1200 і 1500 °C, а для алюмінієвих сплавів 450 і 630 °C. Коефіцієнт Кр = 0,85, для алюмінієвих сплавів 0,9. коефіцієнт А рівний відношенню rд/rц (rц – електричний опір циліндричного стовпчика металу довжиною s і діаметром dе). При зварюванні деталей товщиною 0,8 – 3 мм А≈0,8.
В процесі зварювання власний опір спочатку незначно зростає потім спадає і зберігається на відносно достатньо високому рівні до кінця зварювання і є основним який визначає кількість теплоти для утворення з’єднання (рис 4.5 в)
Рис.4.5 Зміна опорів в процесі зварювання
Загальний опір зони зварювання
При протіканні зварювального струму загальний опір, наприклад, двух деталей однакової товщини, суттєво змінюється (рис 4.6 а) Перший період (1) характеризується різким спадом rее за рахунок зниження rдд і 2rед, котрий не компенсується збільшенням 2rд і за рахунок збільшення ρ. Під час другого періоду (2) rее практично визначається власним опором деталей 2rд (так як rдд =0 а 2rед невелике). Невеликий спад rее визначається на цьому проміжку збільшенням площі електричних контактів, діаметри котрих к кінцю нагріву rєє.к досягають значень dе і dп.
Рис 4.6 дальше
Рис 4.6
5.Супутні процеси при утворенні з’єднань
Теплове розширення металу при зварюванні, та пластична деформація.
Металічні тіла при нагріванні збільшують свої лінійні та об’ємні розміри.
lТ=l0(1+αT)
Vт=V0(1+βТ)
Де lТ, Vт, - довжина та об'єм металу при деякій температурі Т
l0, V0 – довжина та об'єм при температурі Т=0
α,β – термічні коефіцієнти лінійного та об’ємного розширення
При зміні фазового стану об'єм металу зростає дуже швидко, десь на 8 -10 % від V0 (дилатометричний ефект) (рис 5.1)
Рис 5.1відносні зміни об’єму при нагріванні 1 – алюмінію, 2 – міді, 3 – сталі
В умовах точкового та шовного зварювання збільшення об’єму в заданій мірі відбувається по осі Z. Це збільшення незначне, тому що холодні маси які знаходяться навколо ядра стримують це розширення.
Швидке розширення металу призводить до того, що верхній електрод підіймається. Коли ж у приводі стискання достатньо великі рухомі маси, та сили тертя можливе виникнення заглиблень під електродами, або ж і порушення цільності металу.
Процеси масопереносу в контакті електрод - деталь
Взаємний перенос металу в контакті електрод – деталь відбувається як механічним шляхом так і внаслідок дифузії.
Швидкість протікання цих процесів зростає при нагріванні поверхонь. При цьому виникають ділянки з фізичним контактуванням. Можливо утворення хімічних зв’язків розвиток дифузійних процесів.
Взагалі швидкість масопереносу залежить від температурі в контакті, часу контактування при підвищених температурах, стану поверхонь деталей та електродів, та фізичних властивостей електричного та зварюваного металів.