CC BY
19
Пример соединения проводов, выполненного с помощью обжимного инструмента приведен на рисунке 3 (а).
Пайку проводов осуществляем с помощью паяльной станции Weller и припоя фирмы Elsold. Для данной операции используется одна жила провода AWG 12 и обворачивается до пайки пять оборотов для лучшего соединения. Образец приведен на рисунке 3 (б).
Испытания на разрыв электрических проводов с соединениями способами обжима последовательного
Затраты времени на выпол
соединителя и пайкой выполнены с помощью специального устройства фирмы Synthez, представленного на рисунке 4.
Затраты времени на зачистку проводов с помощью термострипера и непосредственное соединение проводов рассматриваемыми способами приведены в таблице 1. Результаты испытаний проводов AWG 14 и AWG 24 с различными способами соединения на растяжение (до разрыва) приведены в таблице 2.
ение соединений проводов Таблица 1
№ Наименование этапа испытания Затраты времени
Обжим последовательного соединителя пайка
1 Зачистка проводов 1 минута 1 минута
2 Соединение (обжим, пайка) 2 минуты 3 минуты
Итог 3 минуты 4 минуты
Результаты испытания прочности соединений при растяжении Таблица 2
№ Наименование провода Значения прочности соединения на разрыв, Н
последовательного соединителя пайки
1 AWG 14 Разрыв провода без разрушения соединения Разрыв провода без разрушения соединения
2 AWG 2 4 91,7 Разрыв провода без разрушения соединения
Полученные результаты испытаний позволяют сделать вывод, что соединение проводов с помощью пайки обеспечивает более высокую механическую
прочность при растяжении, чем соединение проводов с помощью последовательного соединителя. При этом, различия по затратам времени на выполнение операции соединения незначительные.
ЛИТЕРАТУРА
1. ECSS-Q-ST-60-14C code used by the EEE part manufacturer at assembly step that indicates the production date
2. ECSS-Q-ST-7 0-3 9C weld that has no defects and passes all acceptance criteria
3. ECSS-E-ST-10-03C test level reflecting the maximum level expected to be encountered during the flight product lifetime increased by acceptance margins
4. Северцев Н.А. Системный анализ определения параметров состояния и параметры наблюдения объекта для обеспечения безопасности //Надежность и качество сложных систем. 2013. № 1. С. 4-10.
5. Стюхин В.В. Выбор оптимального варианта построения электронных средств / В.В. Стюхин, И.И. Кочегаров, В.Я. Баннов // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2014. Т. 2. С. 383-385.
6. Дедков В.К. Компьютерное моделирование характеристик надежности нестареющих восстанавливаемых объектов / В.К. Дедков, Н.А. Северцев // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. Т. I. С. 368-370.
УДК 621.787
Батищева О.М., Папшев В.А., Родимов Г.А,
ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет», Самара, Россия
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ В ЗОНАХ КОНТАКТА ПРИ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СБОРКЕ
Исследованы теплофизические процессы в местах контактирования поверхностей при сборке с применением ультразвуковых колебаний. Представлены результаты экспериментальных исследований процесса контактирования при варьировании силы прижима ин-дентора и амплитуды ультразвуковых колебаний. Ключевые слова:
сборка, ультразвуковые колебания
Неподвижные соединения машин выполняются в основном методом запрессовки. При этом имеет место силовое воздействие на сопрягаемые детали. В свою очередь силовое воздействие характеризуется неравномерностью, которая вызвана многими технологическими факторами. Как показывают проведенные исследования [1, 3, 4], частично компенсировать влияние этих факторов позволяет применение ультразвуковых колебаний при сборке неподвижных соединений с натягом.
К общим закономерным результатам влияния ультразвуковых колебаний на качество подобных изделий относятся улучшение несущей способности поверхностей, повышение точности, проявляющееся в уменьшении поля рассеяния контролируемого параметра и смещении центра группирования в сторону меньших отклонений.
Кроме того, введение в зону сопряжения деталей ультразвуковых колебаний является эффективным средством направленного регулирования основных показателей качества поверхностного слоя, в том числе тонкой кристаллической структуры, деформационного упрочнения и остаточных напряжений. Так, например, трибологические характеристики и прочность контактных связей при сборке
существенно зависят от теплофизической ситуации в зоне сопряжения [1-4].
Вместе с тем, выделение тепла в зонах контакта может повлиять на изменение структур контактирующих материалов. В этой связи актуальным представляется исследование теплофизических процессов, имеющих место при сборке с использованием ультразвуковых колебаний.
Для оценки температуры в зоне контактирующих поверхностей предложен теоретическо-эксперимен-тальный метод с использованием основных положений теории непрерывно действующих источников.
Максимальная температура поверхности контакта (Ттах) в общем случае определяется [2] суммой исходной температуры ( То), среднеповерхностной температурой ( Тп) и температурой вспышки (Твсп).
Т
J- m
= T0 + ТП + Твсп
(1)
Анализ теплофизических особенностей процессов резания, поверхностного пластического деформирования и ряда других, выполняемых с применением ультразвука, показывает, что при расчете сред-неповерхностной температуры ( Тп), наряду со стационарными источниками (Тс), необходимо учиты-
вать вклад высокочастотных периодических источников (Туз) и диссипативное повышение температуры
( Тдис
Тп = Тс + Туз + Т дис (2)
Эксперименты по исследованию зависимостей температуры в зоне контактирования индентора с поверхностью проводились методом естественной термопары. Были приняты следующие допущения:
нормальный полосовой источник с эффективной мощностью и коэффициентом сосредоточенности к перемещается по адиабатической поверхности полубесконечного тела; ширина источника 1и равна ширине индентора;
распределение удельного теплового потока в зоне трения соответсвует экспоненциальному закону.
Эксперименты по исследованию зависимостей температуры в зоне изнашивания от режимов трения и материалов контактирующих поверхностей проводились на установке, описание которой приведено в [1, 4]. В процессе эксперимента варьировались следующие параметры: давление в зоне контакта, амплитуда ультразвуковых колебаний, материал контактирующих пар.
Установлено, что при обычной сборке повышение температуры во всем диапазоне принятых режимов не превышало 10 С. Введение в зону соединения ультразвука увеличивает средние значения температуры поверхностей контакта.
На рис. 1 и рис. 2 представлены результаты исследований средней поверхностной температуры при моделировании процесса запрессовки вала из стали 4 5 во втулку из стали Х15СГ.
Рисунок 1 - Влияние силы прижима индентора на среднюю поверхностную температуру (сталь ШХ15СГ - сталь 45; амплитуда ультразвуковых колебаний £,= 15 мкм)
Амплитуда, мкм
Рисунок 2 - Влияние амплитуды ультразвуковых колебаний на среднюю поверхностную температуру
(сталь ШХ15СГ - сталь 45)
полученных результатов свидетель-
Анализ ствует:
с увеличением силы прижима индентора к детали температура в зоне контакта возрастает;
увеличение амплитуды ультразвуковых колебаний повышает температуру в зоне контактирования деталей.
Вывод. Проведенные теоретико-экспериментальные исследования показали, что процесс сборки деталей в ультразвуковом поле сопровождается
увеличением температуры в зоне контакта, которая определяется амплитудой колебаний и силой прижима индентора. Возникающая при этом в зонах фактического контакта микронеровностей температурная вспышка содействует облегчению процессов пластического деформирования поверхностей и создает благоприятные условия для образования адгезионных связей в этих зонах и может регулироваться изменением амплитуды.
ЛИТЕРАТУРА
1. Батищева, О.М. Оборудование и методика экспериментального исследования интенсивности изнашивания металлов в ультразвуковом поле // О.М. Батищева, В.А. Папшев, Г.А. Родимов, Н.С. Папшев // Труды международного симпозиума «Надежность и качество». 2014. Т.2. - С. 82-83.
2. Нерубай, М.С. Физико-химические методы обработки и сборки / М.С. Нерубай, В.В. Калашников, Б.Л. Штриков, С.И. Яресько. - М.: Машиностроение-1, 2005. - 395 с.
3. Родимов, Г.А. Влияние ультразвуковых колебаний на интенсивность изнашивания металлов / Г.А. Родимов, О.М. Батищева, В.А. Папшев, А.И. Гудков // Труды международного симпозиума «Надежность и качество». - 2013. Т.2. - С. 176-178.
4. Штриков, Б.Л. Автоматизированная система научных исследований процессов ультразвуковой сборки / Б.Л. Штриков, В.Г. Шуваев, В.А. Папшев // Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2007, №12. - С. 19-22.
