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焊缝是怎样形成的?

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-26  浏览次数:597

下面首先对受热区域作一些分析。根据焦耳定律:

 

Q:=I2RT

 

式中,Q为回路产生的热能;I为回路中通过的电流;R为回、路的总电阻;T为电流通过的时间。

 

先分析在回路的各个区域产生热量的情况:哪里电阻大,热量就集中在哪里。回路总电阻由变压器次级线圈电阻即内阻R1、从线圈到焊接轮之间的传导电阻R2、焊轮与钢带之间的接触电阻R3、钢带本体电阻R4、钢带与钢带之间的接触电阻R0组成:

 

R=Rl+2R2+2R3+2R4+Ro

 

   其中R1、R2、R3都是无效电阻,对产生热量无任何好处,在设计制造时,已最大限度地使R1、R2尽可能的低,R3通过合理的操作和工艺参数选择可以控制得较小,所以发热量集中在两层钢带的接触面上,使其熔化产生焊核,并由接触面向钢带基体内扩散。如图1所示,

图1焊接回路电阻示意图;

 

   正是由于回路的设计、制造使钢带与钢带接触面电阻最大,热量集中在接触面上。而在钢带焊缝的横向,是因为热量的原因,形成电流较大的焊接区,使热量集中在焊接区内。

 

导体的电阻随温度的升高而升高:

 

Rt=Ro(1+at)

 

式中,Rt为某一温度下导体的电阻,Ω;R0为标准温度下(20℃)导体的电阻,Ω;at为温度为t时的电阻温度系数。

 

   在焊缝方向上,焊轮未碾压到的地方钢带接触面的间隙大,电阻也很大,基本无电流通过。而在焊轮接触范围内,刚开始加热处温度最低,电阻最小,通过的电流最大,但由于此处刚开始加热,所以温度还不太高,是预热区。预热区继续加热,虽然电流逐渐减小,但已经有了热量积蓄,温度可以上升到钢带的熔点,成为熔化区。熔化区温度很高,电阻最大,电流最小,新产出的热量很小,便开始凝固,成为凝固区。如此随着焊轮的前行,不断产出新的预热区、熔化区、凝固区,便形成了无数个极小的焊点,连成了一条焊缝。如图3-4所示。

图2垂直方向上的温度分布特性

图3焊缝形成示意图

(a)和宽度方向上电流分布图(b)1-上焊轮;2-下焊轮;3-钢带尾;4-钢带头;5-电流线

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