Bosim ostida payvandlash

3.2. Kontaktli payvandlashda issiklik balansi. Payvandlash tokini hisoblash.
Kontaktli payvandlashda qizishning umumiy tavsifi issiqlik balansi formulasi bilan ifodalanadi:

bunda: Q_EE – qizish zonasida ajralib chiqqan issiqlikning umumiy miqdori;
Q_foy – payvandlash joyidagi metallning qizishiga sarflanadigan foydali issiqlik; Q_yo‘q – issiqlikning atrofdagi metall, elektrodlar va atomosferaga o‘tib yoqolishi.
Muayan chegaralarda Q_foy qizish muddatiga, bog‘lik bo‘lmaydi va solishtirma issiqlik sig‘imi c va zichlik γ bo‘lganda T,°C haroratgacha kizigan metall xajmi V bilan aniqlanadi:
.
Qizish muddati uzayishi bilan issiqlikning yo‘golishi ortadi, shu sababli umumiy issiqlik mikdori Q_EE ham oshadi. Bunda payvandlanayotgan materialning issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsienti yuqori bo‘lgani holda qizish zonasi muqarrar ravishda kengayadi.

Payvandlash uchun zarur issikliqning qizish muddatiga bog‘liqligi.

Qizdirish paytida t_pay vaqt birligi ichida ajralib chiqadigan issiqlikning o‘rtacha miqdori ushbuga teng:

Oxirgi ifoda payvandlash mashinasida payvandlash apparati va tok keltiruvchi qismlarni qizdirishga muqarrar ravishda issiqlik sarflanishini inobatga olmaydi.
t_pay ortishi bilan zarur quvvat kamayadi.
Payvandlash vaqtida ishlatiladigan quvvatning qizish muddatiga boglikigi.
Payvandlash joyining berilgan haroratgacha qizish tezligi belgilangan kuvvatga bog‘lik. Quvvat katta bo‘lganda payvandlash uchun zarur bo‘lgan t_pay harorat t_min vaqt ichida hosil bo‘ladi. Quvvat kamayishi bilan qizish vaqti ortadi. Fondalaniladigan q₃ kuvvat yetarli bulmaganda payvandlash joyini kerakli haroratgacha kizdirish bo‘lmaydi. By holda issiqlik yetarli miqdorda ajralib chiqmaydi va uning hammasi yo‘qoladi.

Payvandlash joyidagi haroratning qizish muddatiga bog‘liqligi.

Payvandlash toki kuchini taxminan hisoblash uchun asosiy ko‘rsatkich elektrodlar oralig‘ida ajralib chiqadiganQ_EEissiqlik bo‘lib, u issiqlik balansi tenglamasiga muvofiq aniqlanadi:

,
bunda: Q₁ – balandligi 2d va asosining diametri d_E bo‘lgan (d_E≈d) metall ustunchasini T_erish gacha qizdirishga sarfalanadigan energiya;
Q₂ – o‘zakni qarab turuvchi x₂ kenglikdagi halqa ko‘rinishidagi metallni qizdirish uchun sarfalanadigan issiqlik; halqaning o‘rtacha harorati 0,25T_erish ga teng qilib olinadi, bunday harorat dellarning bir-biriga tegib turadigan ichki yuzasida hosil bo‘ladi;
Q₃ – issiqlikning elektrodlarda yo‘qolishi bo‘lib, elektrodlardagi x₃ balandlikdagi shartli silindrni o‘rtacha T_E haroratgacha qizdirish bilan hisobga olinadi. Tegish yuzasida harorat T_ED≈0,5T_erish, T_E≈0,25T_ED deb hisoblab, T_E≈0,125T_ED deb qabul qilish mumkin.

Payvandlash tokini hisoblash sxemasi.

EnergiyaQ₁ o‘zak hajmidan katta metall hajminiT_erishgacha qizdirishga sarflanadi, bu esa yashirin metallning erish issiqligini hisobga olish imkonini beradi:

Q₂nihisoblashdaharoratningsezilarlidarajadako‘tarilishio‘zakchegarasidanx₂oraliqdakuzatiladi, debfarazqilamiz, buko‘tarilishpayvandlashvaqtidametallningharorato‘tkazuvchanligigabog‘likbo‘ladi:

Kаm uglerodli po‘latlar uchunx₂=1,2 , aluminiy qotishmalari uchunх₂=3,1 va mis uchunх₂=3,3 .
Аgаr hаlqaning yuzi va balindligi 2s, o‘rtacha qizish harorati Т_erish/4 bo‘lsa, u holda

bo‘ladi, buyerdak₁=0,8 – ushbuhalqaningenibo‘yichaharoratmurakkabtarzdataqsimlanganiuchunhalqaningo‘rtachaharoratiT_erish/4 danbirozpastbo‘ladi, chunkiengjadalqiziganqismlarhalkaningichkiyuzasidahisobgaoluvchikoeffitsient.
Issiqlikningelektrodlardayo‘qolishiniissiqliko‘tkazuvchanligievazigaelektrodninguzunligi vahajmi danT_erish/8 gachabo‘lganqismiqiziydi, debqabulqilibbaholashmumkin.k₂ koeffitsiyentelektrodningshaklinihisobgaoladi; silindrsimonelektroduchunk₂=1, ishqismikonussimonvaishqismiyassibo‘lganelektrodlaruchunk₂=1,5, ishqismisferikelektrodlaruchunk₂=2. a_E–elektrodmaterialiningharorato‘tkazuvchanligi. Uholda

bu yerda s_E va _E - elektrod metalining issiqlik sigimi hamda zichligi.
Issiqlik balansining tashkil etuvchilari ma’lum bo‘lsa, payvandlash toki Joul-Lens qonuni formulasidan hisoblab topiladi:
,
bunda: m_R - payvandlash jarayonida R_EE o‘zgarishini hisobga oluvchi koeffitsient. Kam uglerodli po‘latlar uchun m_R=1; aluminiy va magniy qotishmalari uchun m_R=1,15; korroziyabardosh po‘latlar uchun m_R=1,2; titan qotishmalari uchun m_R=1,4.
Misol. Kam uglerodli po‘latdan olingan 4 mm qalinlikdagi listlarni ish qismining diametri 12 mm bo‘lgan elektrodlar bilan nuqtali payvandlash dagi tok kuchi aniqlansin; payvandlash vaqti 1s. Po‘lat likvidusi harorati 1500°C, po‘lat uchun c=0,67 kJ/(kg·K), mis uchun 0,38 kJ/(kg·K), po‘lat uchun γ=7800kg/m³, miss uchun 8900 kg/m³, po‘lat uchun a=9·10^-6m²/s, miss uchun a=8·10^-6m²/s. Payvandlash jarayoni oxiridagi listlarning qarshiligi 58 mk .
Ushbu hisoblashlarni bajaramiz:

кJ.
k₁=0,8 vах₂=4 bo‘lganda Q₂ ni aniqlaymiz:
Q₂=0,8∙3,14∙12∙10^-3∙ (12∙10^-3 + 12∙10^-3) ∙2∙4∙
∙10^-3∙0,67∙7800∙1500/411,3 кJ
k₂=1,5 vах₃= bo‘lganda Q₃ ni aniqlaymiz:
Q₃=2∙1,5∙(3,14∙122∙10^-6/4)∙36∙10^-3∙0,38∙8900∙1500/87,7 кJ.
U holda
Q_EE= 7+11,3+7,7=26 кJ,
I_pay= кА