Методики расчета изменения диаметра уплотняющего пояска в процессе контактной точечной сварки
Математическое моделированиепроцессов контактной точечной сварки осуществляется решением уравнений термодеформационного равновесия процесса сварки (3.11) или (3.17) относительного диаметра уплотняющего пояска d П t в отдельные дискретные моменты времени t от начала до окончания импульса тока. При этом параметры внешнего силового воздействия на детали (усилия сжатия электродов F Э t) заданы, как параметры режима сварки. В силу использования для оценки теплового состояния зоны сварки расчетно-экспериментального метода, выраженного зависимостью (3.36), подразумевается, что величина сварочного тока заданна такой, чтобы обеспечивала получение заданных геометрических размеров ядра (высоты h Я и диаметра d Я). В процессе решения уравнений (3.11) или (3.17) относительно d П t для каждого момента времени t рассчитывается и все остальные его составляющие, которые отражают изменение термодеформационных процессов, протекающих в зоне сварки на стадии нагрева. Расчет изменения диаметра уплотняющего пояска в процессе формирования соединения решением уравнений (3.11) или (3.17) относительно d П t осложняется тем, что эти уравнения относительно d П t являются трансцендентными. Поэтому в методиках расчета изменений диаметра уплотняющего пояска в процессе сварки, описанных ниже, решение уравнений (3.11) и (3.17) относительно d П t осуществляется методом итераций. 4.1.1. Методика расчета изменения диаметра уплотняющего пояска Расчет изменения диаметра уплотняющего пояска в процессе формирования соединения при традиционных способах контактной точечной сварки осуществляется
Блок 2 алгоритма осуществляет ввод исходных данных, которые рационально разбить на три группы. В особенности это целесообразно делать при расчетах нескольких вариантов одного и того же задания. Первая группа исходных данных предназначена для управления работой программы. В ней задается, например, число шагов расчета по времени, условия вывода результатов расчетов и т. п. Вторая группа исходных данных содержит параметры теплофизических и прочностных характеристик свариваемого материала (табл. 4.1). Таблица 4.1 Исходные данные для расчетов по уравнениям термодеформационного
Поскольку зависимость термомеханических коэффициентов от степени и скорости деформации металла, от его температуры, а также зависимость предела текучести от последнего параметра в справочной литературе (например в [242]) в большинстве приводится в виде графиков (см. рис. 3.26) или таблиц, то вводить их рационально в виде аппроксимированных функций, например, вида:
для которых коэффициенты аппроксимации определяется по графическим или табличным справочным данным. Третья группа исходных данных (табл. 4.1) характеризует в основном технологию и режим сварки. Поскольку известны способы точечной сварки как неизменными во время импульса тока параметрами усилия сжатия электродов (см. п.1.2.2), так и с изменяющейся их величиной по определенной программе [3, 54, 58, 253, 260, 261], то в последнем случае рационально их также задавать в виде аппроксимированных функций. Практически любую известную в технологии точечной сварки программу изменения усилия сжатия токопроводящих электродов F Э t в процессе формирования соединения можно описать двумя степенными функциями изменения программированного параметра Р с одной точкой разрыва Bi в момент времени t 1 (рис. 4.2). В общем случае, для аппроксимации подобного изменения в процессе точечной сварки любого параметра Р функции можно записать следующим образом:
где АР, ВР и C Р — значения программируемого параметра в момент времени 0, t 1 и t СВ; a, b — показатели степени. В случае, если изменение программируемого параметра Р t может быть описано одной функцией, то t 1 рационально принимать равным 0, т. е. изменение параметра Р t описывать в интервале времени t 1 … t СВ. Коэффициенты аппроксимации АР, ВР, C Р, t 1, a, b, которые в этом случае определяются для программы изменения F Э в процессе КТС, водятся в исходных данных (табл. 4.2).
В блоке 4 рассчитываются параметры, которые не зависят от времени [2]. Причем, в нем же осуществляется подготовка к выполнению циклов по времени t, в частности, определяется шаг расчета по времени Δ t = t СВ /п, где п — число шагов расчета, обнуляются требуемые переменные и задаются их начальное значения. Цикл по времени выполняется блоками 5...13 и заканчивается при выполнении заданного числа i шагов расчета. Таблица 4.2 Исходные данные силового воздействия на детали при расчете диаметра уплотняющего пояска по уравнению (3.11)
Вычисление диаметра пояска d П t в фиксированный момент t, осуществляется методом итераций путем последовательного приближения с уменьшением шага Δ d П (рис. 4.3). Поэтому в блоке 6 задается начальное значение d П t, равное диаметру ядра d Я t: d П t = d Я t. Это означает, что до начала плавления металла при t ≤ t НП начальное значение d П t = 0, а при t > t НП значение d П t задается равным d Я t.
где F Я t – усилие,развиваемое давлением жидкого металла в площади ядра; F П t – усилие в площади уплотняющего пояска; F Д t — усилие, необходимое для деформации деталей при их сближении до соприкосновения.
Горячая обработка металлов давлением производится, как правило, при температурах выше температуры рекристаллизации. Для этого интервала температур и определены в основном параметры сопротивления деформации материалов. Для области низких температур эти данные зачастую отсутствуют. Поэтому при расчетах с использованием параметров сопротивления деформации металла, его значения на область низких температур остается только экстраполировать. Однако для этих интервалов температур для большинства материалов известны зависимости от температуры их пределов текучести. Поэтому, при температурах материала, меньше которых не определены значения сопротивления деформации σ Д t (при T Д t < T σ), его значения рационально принимать равными пределу текучести σ Т t (блок 8). Это условие, при отсутствии значений сопротивления деформации, позволяет расчеты вообще производить по пределу текучести. Использование в расчетах σ Д t и σ Т t оправдало двумя обстоятельствами. Во-первых, при сварке значения T Д t достигают значений T σ как правило за время t < 0,05…0,1 t СВ. Во-вторых, разница значений σ Д t и σ Т t быстро уменьшается по мере уменьшения жесткости режимов сварки и увеличения толщины свариваемых деталей. Рассчитанное в блоке 8 значение усилие сжатия электродов Диаметр уплотняющего пояска относится к тем немногочисленным параметрам процесса точечной сварки, которые можно легко измерить экспериментально. Вследствие этого, измеряя изменение диаметра уплотняющего пояска в процессе формирования соединения, представляется возможность оценить точность методики расчетов как диаметра уплотняющего пояска, так и обобщенно всех параметров термодеформационных процессов, используемых при решении уравнения (3.11).
Для проверки описанной выше термодеформационной модели процесса точечной сварки детали сваривали с прерываниями его в моменты ti (через 0,02 с) и измеряли полученный диаметр уплотняющего пояска. Для этих же условий сварки и моментов ti процесса формирования соединения производили расчет диаметра уплотняющего пояска d П t по описанной выше методике и сравнивали расчетные его значения с его величиной, измеренной экспериментально. Например, на рис. 4.4 показано изменение диаметра уплотняющего пояска в процессе формирования соединения, полученная экспериментально (кривая 1) и расчетом по описанной выше методике математического моделирования процесса КТС (кривая 2).
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|