下面首先對受熱區(qū)域作一些分析。根據(jù)焦耳定律:
Q:=I2RT
式中,Q為回路產(chǎn)生的熱能;I為回路中通過的電流;R為回、路的總電阻;T為電流通過的時間。
先分析在回路的各個區(qū)域產(chǎn)生熱量的情況:哪里電阻大,熱量就集中在哪里?;芈房傠娮栌勺儔浩鞔渭壘€圈電阻即內(nèi)阻R1、從線圈到焊接輪之間的傳導(dǎo)電阻R2、焊輪與鋼帶之間的接觸電阻R3、鋼帶本體電阻R4、鋼帶與鋼帶之間的接觸電阻R0組成:
R=Rl+2R2+2R3+2R4+Ro
其中R1、R2、R3都是無效電阻,對產(chǎn)生熱量無任何好處,在設(shè)計制造時,已最大限度地使R1、R2盡可能的低,R3通過合理的操作和工藝參數(shù)選擇可以控制得較小,所以發(fā)熱量集中在兩層鋼帶的接觸面上,使其熔化產(chǎn)生焊核,并由接觸面向鋼帶基體內(nèi)擴散。如圖1所示,
圖1焊接回路電阻示意圖;
正是由于回路的設(shè)計、制造使鋼帶與鋼帶接觸面電阻最大,熱量集中在接觸面上。而在鋼帶焊縫的橫向,是因為熱量的原因,形成電流較大的焊接區(qū),使熱量集中在焊接區(qū)內(nèi)。
導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而升高:
Rt=Ro(1+at)
式中,Rt為某一溫度下導(dǎo)體的電阻,Ω;R0為標準溫度下(
在焊縫方向上,焊輪未碾壓到的地方鋼帶接觸面的間隙大,電阻也很大,基本無電流通過。而在焊輪接觸范圍內(nèi),剛開始加熱處溫度最低,電阻最小,通過的電流最大,但由于此處剛開始加熱,所以溫度還不太高,是預(yù)熱區(qū)。預(yù)熱區(qū)繼續(xù)加熱,雖然電流逐漸減小,但已經(jīng)有了熱量積蓄,溫度可以上升到鋼帶的熔點,成為熔化區(qū)。熔化區(qū)溫度很高,電阻最大,電流最小,新產(chǎn)出的熱量很小,便開始凝固,成為凝固區(qū)。如此隨著焊輪的前行,不斷產(chǎn)出新的預(yù)熱區(qū)、熔化區(qū)、凝固區(qū),便形成了無數(shù)個極小的焊點,連成了一條焊縫。如圖3-4所示。
圖2垂直方向上的溫度分布特性
圖3焊縫形成示意圖
(a)和寬度方向上電流分布圖(b)1-上焊輪;2-下焊輪;3-鋼帶尾;4-鋼帶頭;5-電流線