Исследование влияния зазоров на размеры точечных сварных соединений и устойчивость процесса сварки Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

УДК 621.791.763

В. В. Шепетун, Н. С. Тимофеева Научный руководитель - С. Н. Козловский Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЗАЗОРОВ НА РАЗМЕРЫ ТОЧЕЧНЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И УСТОЙЧИВОСТЬ ПРОЦЕССА СВАРКИ

Установлено, что наличие зазоров между свариваемыми деталями при точечной сварке без корректирования режима приводит к уменьшению размеров ядра вплоть до полго непровара и не может являться причиной выплесков. Определена значимость влияния основных технологических факторов тачечной сварки на размеры ядра расплавленного металла.

Влияние зазоров на процесс формирования соединений в технологии точечной контактной сварки (ТКС) относится к вопросам наименее исследованным. В практике ТКС с целью предотвращения выплесков величину зазоров жестко регламентируют [1].

Однако, как установлено проведенными исследованиями отрицательное влияние зазоров на процесс формирования точечного сварного соединения не столь однозначно.

При исследованиях влияния зазоров на диаметр ядра, моделирование которых производилось по известным схемам, определялась их зависимость йЯ и НЯ от комплексного влияния ряда технологических факторов ТКС (рис. 1):

dsl, кЯ = * и, а, 5, 5, ЯЭ),

где t - расстояние между сваренными точками; ^ -расстояние до соседних сваренных точек; и - расстояние от кромки листа до центра свариваемой точки, которое, как правило, равно половине ширины В нахлестки; а - угол раскрытия зазора в нахлестке; 5 -величина зазора в месте сварки; 5 - толщина деталей; ЯЭ - радиус сферы рабочей поверхности электродов.

Для определения значимости влияния на величину йЯ и НЯ указанных выше семи технологических факторов ТКС, по известным методикам [2] планировались четырехфакторный эксперимент в пяти уровнях

(латинский квадрат) и трехфакторный эксперимент в семи уровнях. Сварку образцов из сплавов АМг6 и МА2-1 размером 100x250 мм и толщиной 1...3 мм при каждом сочетании факторов производились три раза.

При проведении четырехфакторного эксперимента в пяти уровнях осуществляли проверку значимости влияния на величину йЯ и НЯ факторов t, а, КЭ и 5 при неизменных значениях ^ 5 и и, а трехфакторного эксперимента в семи уровнях - значимости влияния факторов ^ 5 и и при неизменных значениях t, а, КЭ и 5.

Установлено, что влияние факторов: 5, 5, t, и и на величину йЯ и НЯ значимо, а факторов: t*, а, и ЯЭ - не значимо.

Установлено, что при сварке без корректирования режима по силе сварочного тока /СВ, длительности его протекания и сварочному усилию сжатия электродов с увеличением зазора 5 при любых сочетаниях остальных исследуемых технологических факторов значения размеров ядра, то есть ёЯ и НЯ, всегда уменьшаются вплоть до полного непровара.

Для количественного определения влияния величины зазоров на размеры ядра проводили однофак-торные эксперименты при различных сочетаниях факторов, значимо влияющих размеры ядра расплавленного металла: 5, 5, t, и и.

Установлено, что при определенных условиях, в

Рис. 1. Схема исследуемых технологических факторов, влияющих на усилие сжатия деталей при сварке изделий с зазорами

Секция «Сварка летательньш аппаратов и родственнее технологии»

---------

А . - А 1 ■ !У3

_^ ;

1 \ V

1 1 1 1 1 \ 1 \

1 1 1 1 • А

Рис. 2. Зависимость диаметра ядра ¿я от величины зазора 5 при сварке деталей из сплава МА2-1: 1- 5 = 1+1 мм, 1СВ = 26,0 кА, ГСВ = 0.04 с, РСВ = 4,0 кН, Г = 30 мм, и = 10 мм;

2 - 5 = 2+2 мм, 1СВ = 34,5 кА, ГСВ = 0,08 с,

FСВ = 7,0 кН, Г = 50 мм, и = 13 мм;

3 - 5 = 3+3 мм, 1СВ = 42,0 кА, ГСВ = 0,14 с,

FСВ = 9,05 кН, Г = 70 мм, и = 15 мм

4 5, мм

0

1

2

3

¿я, ,

мм

8

6

4 2 0

первую очередь, при отсутствии регулирования параметров режима в процессе сварки, увеличение величины зазоров 5 при любых сочетаниях 5, Г, и и в исследуемом диапазоне их изменений всегда приводит к уменьшения размеров ядра вплоть до полного непровара (рис. 2).

При относительно небольшом увеличении зазора уменьшение диаметра идет монотонно, а после некоторого значения величины зазора и определенном сочетании толщины деталей и расстояния между точками размеры ядра резко уменьшаются. Высота ядра при увеличении зазора вначале уменьшается значительно быстрее его диаметра, при этом уменьшение ее от начальных значений до непровара идет монотонно.

На отклонение диаметра йя и высоты Ня ядра значимо влияет не только величина зазора 5, толщина деталей 5, шаг между точками Г и расстояние от кромки нахлестки до места сварки и, но и усилие сжатия электродов Так, с увеличением а также с

уменьшением Г и и отклонения ¿я, Ья при той же величине 5 увеличиваются. Кроме того, с уменьшением сопротивления пластической деформации металла или жесткости режима сварки отклонения йя, Ня, при той же величине 5, также увеличиваются.

Вывод. Установлено, что наличие зазоров между свариваемыми деталями при точечной сварке без корректирования параметров режима приводит к уменьшению размеров ядра вплоть до полго непровара и поэтому не может являться причиной образования выплесков.

Библиографические ссылки

1. Зайчик Л. В., Орлов Б. Д., Чулошников П. Л. Электросварка легких сплавов. М. : Машгиз. 1963. 219 с.

2. Пустыльник Е. И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений. М. : Мир, 1975. 312 с.

© Шепетун В. В., Тимофеева Н. С., 2012

УДК 621.791.763

В. В. Шепетун, Н. С. Тимофеева Научный руководитель - С. Н. Козловский Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ ПОВЫШЕНИЯ СТАБИЛЬНОСТИ ПРОЦЕССА ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ ПРИ НАЛИЧИИ ЗАЗОРОВ

Определены сочетания величины зазора, толщины деталей и расстояния между точками, при которых диаметр ядра уменьшается на 5 % и 10 %, которые обычно допускаются в технологиях точечной сварки. Кроме того, разработан способ регулирования режима точечной сварки, который позволяет повысить стабильность диаметра ядра.

Общеизвестно, что непровары относятся к наиболее часто встречающимся и опасным дефектам точечных сварных соединений, трудно прогнозируемым и предотвращаемым, которые в наибольшей степени снижают качество соединений. Поэтому в данной работе рассмотрены основные технологические приемы, направленные на предупреждение их возникновения при различных технологиях точечной контактной сварки (ТКС).

Общей для любых условий КТС причиной образования непроваров, является уменьшение нагрева металла в зоне формирования соединения, его теплосо-

держания. Это является следствием либо уменьшения тепловыделения в зоне сварки, либо увеличения теп-лоотвода в электроды, либо комплексного воздействия того и другого факторов, при условии, что время сварки не изменяется, а следовательно стабилен отвод теплоты из зоны сварки [1].

В силу высокой надежности работы современных машин для ТКС отклонения параметров режима сварки причинами образования непроваров становятся относительно редко. Поэтому, одно из старейших мероприятий, направленных на предупреждение образования непроваров, которое заключается в повы-