Вихідними даними для розрахунку точкової зварювання є:
-товщина зварюваного металу S;
-марка зварюваного металу.
Основними розрахунковими параметрами режиму точкового зварювання є:
-величина зварювального струму I св;
-зусилля на електродах Fсв;
-час зварювання (протікання зварювального струму) tсв;
-діаметр контактної поверхні електрода d е.
Додатковими розрахунковими параметрами є:
-мінімальна величина нахлёсткі деталей bн;
-мінімальний крок точок Hтм;
-величина струму шунтування Iш;
-час попереднього стиснення деталей tсж;
-час проковки зварної точки tпр;
-час циклу зварювання t ц;
-режим роботи машини ПВ.
Розрахунки починають з визначення діаметра контактної поверхні електрода d е, який залежить від товщини зварюваного металу S (мм):
d е = 2 · S + 3 при S 3 (2.1)
d е = 1,5 · S + 5 при S> 3 (2.1.1)
Діаметр ядра точки dя (мм):
Решта розміри електродів рекомендується визначити по таблиці 3.3. джерела [1].
Час зварювання визначається в залежності від жорсткості режиму. Для алюмінієвих і мідних сплавів потрібні жорсткі режими, а низьковуглецевих сталі можна зварювати на м'яких і жорстких режимах. Жорсткість режиму враховується за допомогою коефіцієнта зварювання Кt, залежить від матеріалу і товщини (таблиця 2.1).
Тоді час зварювання:
Для товщини 0,5-1,5 мм величину Кt слід вибирати по верхніх меж, а для товщини 2-5 мм - по нижнім.
Зусилля стиснення електродів залежить від типу матеріалу, його товщини, жорсткості режиму зварювання і визначається за формулою:
Таблиця 2.1 - Значення коефіцієнта часу зварювання
Величину зварювального струму можна визначити на підставі рівняння теплового балансу дивитися (рисунок 2.1):
де Qее - виділяється в зоні зварювання енергія;
q1 - теплота, що витрачається на нагрівання і плавлення металу;
q2 - теплота, що витрачається на нагрів металу, навколишнього ядро;
q3 - теплота, що йде на нагрів електродів.
Малюнок 2.1 - Розподіл тепла при точковому зварюванні
Зварювальний струм розраховується за Законом Джоуля-Ленца:
де mr - коефіцієнт, що враховує зміну загального опору деталей між електродами rее:
mr = 1 для низьковуглецевих сталей;
mr = 1,15 для Al і Mg сплавів;
mr = 1,2 для нержавіючих сталей;
mr = 1,4 для Ti - Cплав.
rd.k - Опір деталей до кінця процесу зварювання, яке визначається по таблиці 1.2 джерела [1].
Енергія q1. витрачається на нагрів до Тпл стовпчика металу висотою 2 S і діаметром d е:
де с - об'ємна теплоємність металу.
Теплота х2 витрачається на нагрів металу у вигляді кільця шириною х2. навколишнього ядро. Значення х2 визначається часом зварювання tсв і температуропроводностью матеріалу:
Для сталей і сплавів х2 = 1,2; х2 = 3,1 і міді. Якщо площа кільця · х2 (d е + х2) і висота його 2 # 8729; S, середня температура нагріву. тоді:
де k1 - коефіцієнт, що дорівнює 0,8.
Втрати теплоти в електроди qв враховуються нагріванням умовного циліндра в електродах висотою х3 до середньої температури Те = Тпл / 8.
Коефіцієнт k2 = 1 для циліндричного електрода; k2 = 1,5 для електрода з конічною робочою частиною і плоскою робочою поверхнею;
k2 = 2 для електрода зі сферичною робочою поверхнею.
де Се - теплоємність щільності металу електрода кДж / (кг # 8729; ° С);
- щільність кг / м 3 [1].
Знаючи всі складові формули 2.6, обчислюють діюче значення зварювального струму.
Силу зварювального струму можна визначити за формулою, запропонованою К. А. Кочергін [1]:
де dт-діаметр ядра, см;
# 961; т-питомий електричний опір, Ом # 8729; див.
Потім визначаються інші параметри режиму точкового зварювання.
Мінімальна величина нахлёсткі:
Мінімальний крок точок:
НТМ = 14 + S 2. мм. (2.14)
При постановці ряду точок частина струмів протікає через раніше зварені струми, т. Е. Виникає шунтування струму (рисунок 2.2).
Малюнок 2.2 - Схема шунтування струму
Значення струму шунтування Iш обчислюється через співвідношення електричних опорів зони зварювання rее і щунта Rш:
де bпр - наведена з урахуванням розтікання струму ширина шунта, що дорівнює:
Опір rее обчислюється за формулою:
де h = 0,5 · S - середня величина проплавления деталі;
а - коефіцієнт температуропровідності металу.
Після обчислення струму шунтування визначають сумарний струм I2:
У висновку проводяться розрахунки часу попереднього стиснення tсж, часу проковки tпр і часу циклу t ц:
Час паузи залежить від ваги, габаритів деталей і вибирається по (таблиці 2.3) або експериментально.
Час циклу визначається як сума:
Режим роботи машини характеризується співвідношенням ПВ в%:
Таблиця 2.3 - Час паузи при точковому зварюванні