CC BY
43
при отклонениях параметров режимов КТС в области близкой к их оптимальным значениям, степенные функции:
КНС -
1 -
(р ^ * т
V р0 У
100 %.
V 10 У
Л 12
V '0 У
(P ^ V р0 У
где 1Х, 'х, - соответственно, ток, время сварки и усилие сжатия электродов, при которых образуется ядро диаметром с1х, п, т и * - показатели степени, определяемые по экспериментальным измерениям диаметров ядра и параметров режимов сварки [2].
Зависимости для определения коэффициентов устойчивости против выплесков и непроваров по критическим значениям параметров режима, аналогичные выражениям для определения КВД и КНД:
квт -
к вв -
квс -
кнт -
(Т V
1 кр
V 10 у
-1
т
V '0 у
-1
Г P ^ *
1 кр
V р0 у
1-
{т V
т
V10 У
-1
100 %,
100 %,
100 %,
100 %,
На практике значения коэффициентов, рассчитанные по приведенным зависимостям несколько различаются между собой и отличаются от реальных их значений (отклонения составляют 1-2 %, на неблагоприятных режимах не более 5-7 %). Это обусловлено как естественными случайными отклонениями измеренных параметров, так и определенной степенью неадекватности элементарных аппроксимирующих функций реальным значениям описываемых параметров.
При сварке на любых режимах наибольшая корреляционная зависимость наблюдается между изменениями диаметров ядра и сварочным током, следовательно, устойчивость процесса против выплесков и непроваров рациональнее определять по коэффициентам КВД и КНД.
Определения коэффициентов устойчивости по данной методике дает точную комплексную оценку этого показателя процесса, а наличие в сварочных машинах устройств для измерения и регулирования сварочного тока значительно облегчают автоматизацию технологического процесса сварки.
Библиографические ссылки
1. Кочергин К. А. Контактная сварка. Л. : Машиностроение, 1987.
2. Трифанов А. Г. Постановка задач оптимизации и численные методы ее решения.
к нв -
1-
(t ^ т т
V '0 У
100 %,
© Егорова Е. С., Мишуренко А. Б., 2011
й
й.
й
0
0
0
кр
УДК 621.791.763
В. В. Захаров Научный руководитель - С. Н. Козловский Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИН ОБРАЗОВАНИЯ ОСТАТОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ДЕТАЛЕЙ ПРИ КОНТАКТНОЙ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКЕ
Проведенные исследования позволили дополнить технологию точечной сварки мероприятиями, уменьшающими общие деформации свариваемых деталей. В их основе лежит применение способов КТС с обжатием периферийной зоны соединений.
В деталях, подвергаемых контактной точечной сварке, возникают остаточные общие и локальные деформации. Первые из них проявляются в виде общих искривлений и коробления деталей, а вторые - в виде кругового прогиба деталей в месте сварки и раскрытия зазора в нахлестке.
Одной из основных причин возникновения общих деформаций является относительное радиальное смещение электродов в плоскости деталей при сварке, направленное встречно, которое обусловлено различной деформацией упругих силовых элементов машины сварочным усилием (рис. 1).
До приложения сварочного усилия электрододер-жатели с электродами 2 и 3 расположены соосно (рис. 1, а). При сжатии свариваемых деталей 1 сварочным усилием РСВ (рис. 1, б) верхняя 4 и нижняя 5 консольные балки прогибаются на величину соответственно ДЭВг и ДЭНг. При этом изгиб консольных балок сопровождается поворотом осей электрододер-жателей вследствие чего рабочие поверхности верхнего 2 и нижнего 3 электродов смещаются в радиальном направлении на величину соответственно ДЭвЗг и ДЭНг.
Секция «Сварка летательньш аппаратов и родственнее технологии»
О О
\
о о
-4 8 '
V
АЭв
Ио|о
АЭвг
\
О о
АЭнг> »
б
V
Рис. 1. Схема силового контура машины для точечной сварки до (а) и после (б) нагружения сварочным усилием Fcв^. 1 - детали; 2, 3 - электрододержатели с электродами; 4, 5 - консольные балки; 6 - направляющее устройство; 7 - кронштейн; 8 - корпус
6
7
7
2
8
2
1
4
3
а
а б
Рис. 2. Изменение прогиба нижней консольной балки/Ки максимального прогиба образцов^ при изменении исходного зазора А между нижней консолью и скобой, ограничивающей ее прогиб и закрепленной на верхнем кронштейне машины МТПУ-300 (а), а также изменение максимального прогиба образцов /0 при изменении радиальной жесткости 1О обжимной втулки (б), при сварке образцов размерами 500x50x1,5 мм из стали 12Х18Н10Т однорядным швом с шагом 25 мм. 1 - сварка традиционным способом КТС (1Св = 8,6 кА, Fcв = 8,5 кН, ГСВ = 0,2 с); 2, 3 - то же при КТС с обжатием периферийной зоны соединения
Поскольку жесткость нижней консольной балки меньше, чем верхней, то и прогиб, и радиальное смещение у нее больше. Вследствие этого происходит взаимное смещение и поворот осей электродов АЭВЗг = АЭНг - АЭВг. Это, с одной стороны, ухудшает качество изделий, так как является одной из основных причин образования общих остаточных деформаций (короблений) изделий, а также способствует образованию выплесков и уменьшению стойкости электродов, с другой - сужает технологические возможности машин для КТС из-за необходимости ограничивать вылет электродов или усилия их сжатия.
Например, производили сварку макетов-образцов типа панелей с регулируемым ограничением прогиба нижней консоли, которое осуществляли специальным приспособлением типа «скоба», закрепленным на кронштейне сварочной машины. После сварки измеряли общие остаточные деформации макетов-образцов. Величину деформаций оценивали по максимальной величине прогиба образцов на их длине.
Проведенные исследования подтвердили существующее мнение о том, что прогиб нижней консоли является одним из наиболее значимых технологических факторов КТС, которые определяют величину
общих деформаций деталей после их точечной сварки (рис. 2). При этом показано, что при традиционных технологиях точечной сварки между величиной общих деформаций деталей и величиной прогиба нижней консоли существует почти пропорциональная зависимость (кривая 1 на рис. 2, а).
Особенно значительны такие деформации при сварке крупногабаритных деталей из легких сплавов, поскольку при их сварке после сварочного FСВ практически обязательно приложение ковочного усилия Fк ^к « 2...2,5 Fcв [1]).
Выбор технологических приемов предупреждения этих деформаций при традиционных способах КТС весьма ограничен. Так, например, рекомендуемые для уменьшения коробления изделий обратный прогиб деталей перед сваркой или подбор таких геометрических размеров элементов механического контура машин, которые обеспечивали бы одинаковое радиальное смещение подвижного и неподвижного электродов, на практике трудно осуществимы.
Проведенные исследования показали, что применение КТС с обжатием периферийной зоны соединения, кроме известных технологических возможностей (в частности по предотвращению выплесков и непро-
варов, повышению прочности соединений, уменьшению местных деформаций и др.), позволяет компенсировать недостаток, присущий всем существующим точечным машинам, и тем самым расширить их технологические возможности, а также уменьшить остаточные деформации свариваемых деталей.
Библиографическая ссылка
1. Технология и оборудование контактной сварки / Б. Д. Орлов, Ю. В. Дмитриев, А. А. Чакалев и др. М. : Машиностроение, 1986. .
© Захаров В. В., Козловский С. Н., 2011
УДК 666.655
В. О. Касаткин.
Научный руководитель - А. А. Михеев Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
СВАРКА РАЗНОРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Метод диффузионной сварки в вакууме позволяет получать соединения разнородных металлов, отличающихся по своим физико-химическим свойствам, которые не возможно получить другим способом. Технология низкотемпературной диффузионной сварки оличается от «классической» технологии тем, что при соединении деталей между их свариваемыми поверхностями помещается высокоактивная энергонасыщенная промежуточная прокладка на основе ультра дисперсных порошков. Что позволяет снизить основные параметры процесса сварки и сохранить исходные физико-химические и электрофизические свойства материалов.
В связи с бурным развитием наукоемких отраслей, промышленность все больше нуждается в надежных способах соединения только соединения различных металлов, но и металлов со стеклом, пластмассами и разнородных материалов. В настоящее время широко применяются соединения с керамикой.
Метод диффузионной сварки [1] в вакууме позволяет получать соединения разнородных металлов, отличающихся по своим физико-химическим свойствам, которые не возможно получить другим способом, изготавливать изделия из многослойных композитных материалов. Расход энергии при диффузионной сварке в 4...6 раз меньше, чем при сварке плавлением и при контактной сварке. Диффузионная сварка гигиенична: нет вредных излучений, брызг металла, мелкодисперсной пыли, как при многих других способах сварки. Но главное преимущество диффузионной сварки - это возможность образования соединения с минимальной деформацией деталей, не превышающей 5 % [2].
Технология низкотемпературной диффузионной сварки металлических и неметаллических материалов, как в одноименном, так и в разноименном сочетании. Отличие этой технологии от «классической» технологии диффузионной сварки состоит в том, что при соединении деталей между их свариваемыми поверхностями помещается высокоактивная энергонасыщенная промежуточная прокладка на основе ультра дисперсных порошков [3]. Применение такой прокладки по-
зволяет расширить номенклатуру свариваемых материалов, так как промежуточный слой исключает образование хрупких интерметаллидов в зоне соединения, что наблюдается при соединении без прокладки; снизить напряжения в зоне сварки между материалами, отличающимися своими коэффициентам линейного термического расширения; снизить основные параметры процесса сварки: температуру, сварочное давление, время сварки, что позволяет сохранить исходные физико-химические и электрофизические свойства материалов [4].
Библиографические ссылки
1. Диффузионная сварка материалов : справ. / под ред. Н. Ф. Казакова. М. : Машиностроение, 1981.
2. Новиков В. Г., Екимов А. И., Прокопьев С. В. Достижения и перспективы развития диффузионной сварки // Материалы конференции. М. : МДНТП им. Ф. Э. Дзержинского, 1987.
3. Бачин В. А., Квасницкий В. Ф., Котельников Д. И., Новиков В. Г., Полушкин Г. П. Теория, технология и оборудование диффузионной сварки / под общ. ред. В. А. Бачина. М. : Машиностроение, 1991.
4. Новиков В. Г., Екимов А. И., Семичева Л. Г. Способ изготовления пьезоэлементов. Авт. св. СССР. № 963573. МКИВ 06В1/06, 1982, Бюлл.
© Касаткин В. О., Михеев А. А., 2011
