СОЕДИНЕНИЕ МЕТАЛЛОВ В ТВЕРДОЙ ФАЗЕ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИНИМАЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ СВАРКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАЗНИЦЫ В КОЭФФИЦИЕНТАХ ТЕРМИЧЕСКОГО РАСШИРЕНИЯ СОЕДИНЯЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ

При сварке давлением схватывающих соединений существенные трудности возникают в связи с необходимостью создания давления в контакте свариваемых изделий. Для случая соединения мате­риалов, имеющих различные коэффициенты термического рас­ширения (к. т. р.), давление при сварке можно регулировать в широких пределах, изменяя параметры процесса и задаваясь различными геометрическими параметрами зоны соединения.

Рассмотрим задачу опреде­ления минимальной темпера­туры сварки с использованием разницы в к. т. р. свариваемых материалов в зависимости от геометрических параметров зо­ны соединения и к. т. р. мате­риалов.

Рис. 129. Схема расположения деталей при сварке с использованием разницы к. т. р. соединяемых металлов

Будем считать, что детали представляют собой две кон­центрично расположенные тон­кие цилиндрические оболочки

(рис. 129) со следующими параметрами: Rlt R2 —радиусы средин­ных поверхностей оболочек / и 2 соответственно; бь б2 — толщины этих оболочек; аь а2 — коэффициенты термического расширения материалов оболочек; h — величина зазора между оболочками; Тм, Ти2, Тв1, Гв2 — температура на наружных и внутренних поверхностях оболочек 1 и 2.

Рассмотрим осесимметричные термоупругие деформации этих оболочек (градиент температуры радиален). На срединной поверх­ности положение точки определяется координатами х — вдоль образующей и у — вдоль направляющей оболочки. Третья коор­дината z нормальна к срединной поверхности оболочки. Пере­мещение W вдоль этой нормали связано с величиной упругой деформации еу соотношением [249]

Ву = ~. (207)

Известно [249], что в тонких оболочках температура распре­делена линейно по толщине оболочки. При этом из уравнения равновесия оболочки, записанного с учетом закона Гука, опре­делим є :

Еу — аТ0, (208)

Ти т

где То = —^—5---------------------- средняя температура по толщине обо­

лочки.

Из формулы (207) с учетом (208) следует:

IK, = W2 = a2T02R2. (209)

Здесь Т01 и Т02 — средние температуры для оболочек / и 2

(см. рис. 129).

Из соотношения между параметрами оболочек в исходном состоянии и при температуре Т, которая соответствует исчерпанию зазора, получим уравнение, связывающее величины перемещений оболочек с величиной зазора:

TOC o "1-5" h z h+ W1—W2^0. (210)

Для случая линейного распределения температуры по толщине оболочек при их контакте

T02 = krT01, (211)

подставив в уравнение (210) соотношения (209), получим

Ты— ‘ (212)

Коэффициент kT характеризует распределение температуры по толщине оболочек. Так как в контакте

■г 'Т' .. ТВ1—ТВ2 тт Тп2 /01

—1 «і11 —^ ~ в; i A“" ’ ( j

То, подставив соотношения (213) в условие (211), определим вели­чину kT:

& =-А - + 2 (214)

6i - f - б2 6i - j - ^2 тні - j - тв2

Очевидно, что в условиях равномерного нагрева (Тв2 = Ги1) £т = 1.

В соответствии с данными работы [252], зависимость к. т. р. от температуры с достаточной для практических целей точностью может быть принята линейной, т. е.:

а = а0 + У Т, (215)

где у зависит от материала.

ГІодставив равенство (215) в уравнение (212), получим с учетом условия (211) следующее уравнение относительно температуры:

(kfy->R-2-—yiRi) Г<5і - f - (kyccoiR-i— ccjiRi) Ти = ft. (216)

Разрешая его, имеем

J — (feTgC-2^2 — g01^l) - Г I (kTa02^2 - K0l^l)2 + 4/1 (ку2Я2 — у^ї) _

1)1 2 (ky, R2 — Vi^i)

(217)

При kT = 1 выражение (217) приобретает вид

p ltt02^2 «oil? i) p (&02R2 “Ol^l)-' ~Ь (zR-2 ^2 1 8)

2 (y-iR-i — \Ri)

Для цилиндрических оболочек из вольфрама (внешняя) и молибдена с параметрами Rt = 105 мм, R2 = 95 мм, h = 1 мм воспользуемся данными в работе [137] значениями к. т. р. мате­риалов (a„i 45-10 7 град1, ух = 7,5-10-10 град-2, а()2 = = 55-10 7 град-1, у2 = 12,5-10-10 град-2) и вычислим по формуле (218) минимальную температуру соединения в твердой фазе. Получим при этом, что Т — 1050° С.

СОЕДИНЕНИЕ МЕТАЛЛОВ В ТВЕРДОЙ ФАЗЕ

ИСХОДНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ВЫБОРА СПОСОБА СОЕДИНЕНИЯ В ТВЕРДОЙ ШАЗЕ

Эффективность применения разнообразных способов соединения в твердой фазе определяется правильным выбором одного из спосо­бов при решении конкретной технологической задачи. Важнейшим условием правильного выбора способа сварки является знание физико-химических процессов, протекающих …

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ СВАРКИ ПРОКАТКОЙ

Сварка прокаткой характеризуется малой длительностью процес­са t, относительно высокой температурой Т и принудительным характером деформации свариваемых элементов е. Эти особенности позволяют считать, что при сварке прокаткой (по аналогии со свар­кой …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.