Расчет сварочного тока

Сварочный ток рассчитывают по закону Джоуля — Ленца.

где Q₃₃ — общее количество теплоты, затрачиваемой на образование соединения; т_г — коэффициент, учитывающий изменение г₃₃ в процессе сварки.

Ориентировочные значения коэффициента т_г в зависимости от свойств свариваемых сталей и сплавов:

• • для низкоуглеродистых сталей — 1;
• • алюминиевых и магниевых сплавов — 1,15;
• • коррозионно-стойких сталей — 1,2;
• • сплавов титана — 1,4.

В свою очередь Q₃₃ определяется по уравнению теплового баланса (2.5). В этом уравнении составляющие Q, упрощенно принимаются следующими:

0″ — энергия, затрачиваемая на нагрев до Т_||Л столбика металла высотой 2s и диаметром основания d₃,

Q_a — теплота, расходуемая на нагрев металла деталей в виде кольца шириной х₂, окружающего ядро (среднюю температуру кольца принимают равной 0,25 Т_пл, достигаемой на его внутренней поверхности в контакте деталей);

Q-, — потери теплоты в электроды, которые учитываются нагревом условного цилиндра в электродах высотой до средней температуры Т₃. Считая, что температуры на контактной поверхности Т_эд * 0,5Т_ПЛ, аТ," 0,25Т_ЭД, можно принять, что Т_э ~ T_ra/8 (рис. 2.15).

Рис. 2.15. Расчетная схема дзя определения силы сварочного тока.

Энергия Q_n расходуется на нагрев до Т_[1Л объема металла большего, чем объем ядра, что дает возможность учесть скрытую теплоту плавления металла:

При расчете Q_:i принимаем, что заметное повышение температуры наблюдается на расстояниих₂ от границы ядра. Значение^ определяется временем сварки и температуропроводностью а_н металла: . Для низкоуглеродистых сталей , для алюминиевых сплавов , для меди

Если площадь кольца , высота 2s и средняя температура нагрева Т"" /4, то ориентировочно

Здесь ?| — коэффициент, близкий к 0,8, учитывает, что средняя температура кольца несколько ниже средней температуры Т_ш/4. Эта поправка введена в связи со сложным распределением температуры по ширине этого кольца, так как наиболее интенсивно нагретые участки расположены у внутренней поверхности кольца.

Потери теплоты в электроды Q, можно оценить, принимая, что за счет теплопроводности нагревается участок электрода длиной и объемом Коэффициент к₂ учитывает форму электрода:

• • для цилиндрического электрода к₂ = 1;
• • электрода с конической и плоской рабочей поверхностью к₂ = 1,5;
• • электрода со сферической рабочей поверхностью к₂ = 2.

Тогда

где с₅ и Уз — теплоемкость и плотность металла электрода.

Зная составляющие теплового баланса, по формуле (2.5) определяем Q_n. Далее, приняв технологически целесообразное время сварки /_с" можно, пользуясь формулой (2.6), рассчитать действующее значение сварочного тока.