4.1 Схема розрахунку зварювального струму

Величина зварювального струму, необхідна для утворення зварювальної точки, може бути визначена за законом Джоуля-Ленца:

,

де І, А – діюче значення струму будь-якої форми імпульсу (під І розуміємо умовну величину постійного струму, який викликає такий само тепловий ефект, як і діючий імпульс); Q_ee, Дж – теплота, яка виділяється при протіканні струму по ділянці електрод-електрод; K_З – коефіцієнт, який враховує зміну опору деталей під час зварювання, і становить:

для алюмінієвих сплавів К_З = 1,2...1,4;

R_Д.КІН, Ом – опір деталей наприкінці нагрівання.

Теплота Q_ее визначається за формулою:

де Q₁, Дж – енергія, яка витрачається на нагрівання до температури плавлення T_ПЛ, K, стовпчика металу зварюваних деталей заввишки 2 та діаметром основи d_Я:

, та , – відповідно теплоємність та густина металу, що зварюється; Т_ПЛ = Т_ПЛ – Т₀, К, де Т_ПЛ – температура плавлення матеріалу деталей, К, Т₀ – початкова температура деталей, К, при зварюванні без попереднього підігрівання приймають Т₀ = 273 К; , м – товщина однієї пластини; d_Я=6,5∙10^-3, м – діаметр литого ядра зварної точки.

Наведемо деякі теплофізичні властивості матеріалу АМг6 [1]

• Питомий електроопір при 293 К ₀, Ом∙м∙10^-6 = 0,04;

• Коефіцієнт теплопровідності при 293 К , Вт/(м∙К) =117;

• Коефіцієнт температуропроводності при 293 К a, (м²/К) ∙10^-3 = 45,4

• Питома теплоємність при 293 К с_р , Дж/(кг∙К) 10³ = 0,92;

• Густина при 293 К , кг/м³ =2800;

• Температура плавлення, Тпл, К = 893;

Підставивши дані у формулу , маємо:

=174289,97Дж;

Q₂, Дж – теплота, яка витрачається на нагрівання до температури металу кільця шириною X₂, яке оточує стовпчик розплавленого металу:

де k₁ – коефіцієнт, близький до 0,8, який враховує те, що середня температура кільця нижча за у зв'язку із складним розподілом температури; X₂, м – ширина кільця, яке оточує ядро, визначається товщиною деталей, температуропроводністю a їхнього матеріалу та часом зварювання. На практиці приймають: для сплавів алюмінія приймають X₂ = 3,1 , де t_ЗВ, с – час зварювання.

Звідси маємо X₂ = 3,1 = 11,5*10^-3;

Q₂ =683,13 Дж;

Q₃, Дж – витрати теплоти на нагрівання умовного циліндра металу електродів заввишки X₃ і діаметром d_Я до середньої температури Т_ПЛ/8:

де k₂ – коефіцієнт, який враховує форму робочої поверхні електрода, як зазначалось вище, що титанові сплави з’єднують з електродами з плоскою або сферичною робочою поверхнею.

с_е=0,45 Дж/(кг∙К) 10³ -питома теплоємність металу електродів при 293 К;

_е =8900 кг/м³ – густина металу електродів при 293 К.

Вибираємо електроди з сферичною робочою поверхнею. Для них k₂ = 2;

Отже Q₃ =490,14 Дж;

X₃, м – визначається часом зварювання і температуропроводністю металу електродів:

X₃ = 3,3 =12,3*10^-3.

Звідси Q_ee = 175463.24Дж;

Величина зварювального струму І_д = 29604А,

Опір деталей наприкінці нагрівання R_Д.КІН визначається за довідковими даними, які одержані при зварюванні на номінальних режимах та номінальних розмірах литої зони з'єднань.

_{Середні значення опору RД.КІН (Ом.10-6) = 11;}