Влияние неравномерности нагрева на величину усилия осадки и время проковки при контактной стыковой сварке плоского кольца

Abstract

Одной из причин возникновения напряжений и перемещений в кольцах, изготовляемых контактной стыковой сваркой, является неоднородное температурное поле, которое возникает в результате шунтирования электрического тока. В рамках настоящей работы были экспериментально измерены температуры в различных характерных точках на конечной стадии процесса выполнения контактной стыковой сварки стального кольца на машине К724. Измерения показали, что на исследуемой стадии процесса сварки температуры контролируемых точек мало изменяются во времени, т. е. имеет место квазистационарный тепловой поток. Функция температуры была задана в виде ряда Фурье по окружной координате, причем вследствие симметрии не принимались во внимание нечетные члены этого ряда. Оказалось достаточным ограничиться четырьмя первыми членами ряда. Изменение температур в радиальном направлении, установленное из условий стационарности теплового потока, показало, что действие температурного поля в кольце препятствует сближению свариваемых кромок. Это приводит к тому, что часть усилия осадки расходуется на обеспечение преодоления сил упругости, вызванных неравномерностью нагрева. Для рассмотренного в работе кольца из стали 20 усилие осадки, необходимое для формирования соединения увеличилось на 16,5 %. Кроме того, наличие температурных напряжений увеличивает усилие, стремящееся разорвать стык после сварки, что приводит к необходимости продления времени проковки стыка на 4 с.