CC BY
36
Секция «Сварка летательньш аппаратов и родственнее технологии»
В итоге выявляется возможность управлять каче- Библиографическая ссылка
ством швов при электроннолучевой сварке алюми- 1. Электронно-лучевая сварка / под ред. акад. ниевых сплавов со свариваемой толщиной до 30 мм. Б. Е. Патона. Киев : Наукова думка 1987 г.
© Ерыпалов Л. А., Ковалев Д. С., 2012
УДК 621.791.763
В. В. Захаров, Е. В. Кононова Научный руководитель - С. Н. Козловский Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЗАЗОРОВ НА УСИЛИЕ СЖАТИЯ ДЕТАЛЕЙ ПРИ ТОЧЕЧНОЙ КОНТАКТНОЙ СВАРКЕ
Проведенные исследования позволили определить технологические факторы, в наибольшей степени влияющие на отклонение усилия сжатия в свариваемом контакте при контактной точечной сварке.
Усилие сжатия в площади свариваемого контакта Fс при точечной контактной сварке (ТКС), то во многих случаях сварки отличается от усилия сжатия деталей электродами И причиной этого являются зазоры, которые приводят к тому, что некоторая часть усилия (в дальнейшем будем обозначать ее - ^Д) затрачивается на деформирование деталей при их сближении до соприкосновения. Вследствие этого меньше усилия на величину ^Д:
^с = Fэ - Fд.
Оценка величины отклонения Fc от FЭ важна для всего процесса ТКС, так как основной причиной образования выплесков при наличии зазоров считают значительное уменьшение Fс относительно FЭ, несмотря на то, что величину зазоров при ТКС жестко регламентируют [1].Такие ограничения, удорожают технологию сборки и сварки. При этом конкретные результаты исследований, которые бы обосновали такие жесткие допуски на величину зазоров, очень немногочисленны. В связи с этим в рамках данной работы были проведены исследования влияния зазоров на величину усилия в площади свариваемого контакта.
По-видимому, наименее трудоемким было бы расчетное определение величины Fд, например, решением известного уравнения С. Жермен-Лагранжа, описывающего прогиб пластинки [2]. Однако точное решение этого уравнения даже для идеализированных граничных условий представляет большие трудности. Кроме того, схема закрепления деталей при ТКС, например, посредством уже сваренных точек весьма неопределенна.
В проведенных экспериментальных исследованиях силового взаимодействия деталей при наличии зазоров, величина Fд, определялась как функция комплексного влияния ряда технологических факторов точечной сварки (рис. 1):
Fд = F(t, (*, и, а, 5, 5, ЯЭ),
*
где t - расстояние между сваренными точками; t -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 Fд семи технологических факторов ТКС планировались четырехфакторный эксперимент в пяти уровнях (латинский квадрат) и трехфакторный эксперимент в семи уровнях по известным методикам [3]. Измерения исследуемого параметра, деформирующего детали усилия Fд, при каждом сочетании факторов производились три раза.
При проведении четырехфакторного эксперимента в пяти уровнях осуществляли проверку значимости влияния на величину Fд факторов А - ^ В - а, С - ЯЭ и Б - 5 при неизменных значениях t, 5 и и. В результате получены отношения F дисперсий факторов А, В, С и Б к дисперсии воспроизводимости , которые соотносятся с критерием Фишера, для условий данного эксперимента равным 3,9, следующим образом:
FА = Б2а/£02 = 0,033 < 4,13 ;
FВ = яЦ= 0,057 < 4,13;
Fc = Я2/= 0,1542 < 4,13;
^ = бЦЯ2 = 112,59 > 4,13.
Таким образом, из этого эксперимента следует, что влияние на величину Fд фактора 5, значимо, а влияние факторов t, а и ЯЭ - не значимо.
Проверку значимости влияния исследуемых факторов А - t, В - 5 и С -и на величину Fд при неизменных значениях параметров t, а, ЯЭ и 5 осуществляли проведением трехфакторного эксперимента в семи уровнях. В результате также получены отношения F дисперсий факторов А, В, и С к дисперсии воспроизводимости Яд , которые соотносятся с критерием Фишера, который данного эксперимента равен 3,9, следующим образом:
FА = 65,92 > 3.9;
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
FB = 11,23 > 3,9;
Fc = 4,81 > 3.9.
Следовательно, все исследуемые в данном эксперименте факторы: /, 5 и и на величину деформирующего усилия Ед влияют значимо.
Степень влияния каждого из факторов на величину усилия сопротивления деталей деформации при их сближении Ед можно оценить по соотношению дисперсий а2 исследуемых факторов. Тогда значимо влияющие на величину Ед факторы в порядке уменьшения их влияния располагаются следующим образом:
ст2 = 56897 ; ст2 =14859;
ст2=2342; ст2 =872.
Зависимость Ед от значимо влияющих на его величину факторов однозначна при любых их сочетаниях. Величина Ед возрастает с увеличением 5, 5 и и, а также с уменьшением /. При этом градиент изменения Ед, характеризующий степень влияния каждого из факторов, согласуется с приведенным выше соотношением их дисперсий.
С увеличением 5 характер увеличения Ед практически не изменяется при всех сочетаниях остальных значимых факторов. Это же можно сказать и о характере уменьшения Ед при увеличении расстояния между сваренными точками /.
Влияние величины 5 и и на Ед не столь однозначно. Так, при небольших значениях и или при неболь-
ших отношениях 5/t, увеличение Fд происходит практически пропорционально увеличению зазора. При увеличении отношения 5/t деформирование листов переходит от их изгиба к прогибу по типу мембраны и деформации могут выходить за пределы области упругих. Вследствие этого прямо пропорциональная зависимость усилия Fд от 5 нарушается и рост величины Fд замедляется.
С увеличением u усилие Fд. Однако в этом случае рост Fд происходит только до определенного соотношения между параметрами 5, u и t, а затем прекращается.
Выводы. Установлено, что на величину Fд значимо влияют: толщина деталей, расстояние между точками, величина зазора в месте сварки и расстояние от кромки листа до центра свариваемой точки. Влияние же расстояния до соседних сваренных точек, угла раскрытия зазора в нахлестке и радиуса сферы рабочей поверхности электродов в исследуемом диапазоне их изменения не значимо и находится в пределах статистического разброса измеренных значений Fд.
Библиографические ссылки
1. Зайчик Л. В., Орлов Б. Д., Чулошников П. Л. Электросварка легких сплавов. М. : Машгиз, 1963. 219 с.
2. Огибалов П. М. Изгиб, устойчивость и колебания пластинок //М. : Изд. МГУ. 1958. 389 с.
3. Пустыльник Е. И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений. М. : Мир, 1975. 312 с.
© Захаров В. В., Кононова Е. В., 2012
УДК 621.791
Н. Д. Кинцель, Л. А. Смолякова Научный руководитель - Л. Г. Семичева Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ПОВЫШЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПЕРЕДАЧИ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДАТЧИКА УРОВНЯ В ПРОЦЕССЕ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ
Исследовано влияние параметров процесса диффузионной сварки на коэффициент передачи Кп пьезоэлектрического датчика уровня и определены оптимальные значения параметров, обеспечивающие повышение коэффициента передачи на 50 %. Разработан технологический процесс изготовления пьезоэлектрического датчика уровня с согласующим слоем из фторопласта-4.
Проблемным вопросом на предприятиях приборостроительной отрасли при создании пьезоэлектрических датчиков уровня, применяемых в системах управления летательных аппаратов, является обеспечение требуемых акустических характеристик датчика, одной из которых является коэффициент передачи Кп, который определяется по формуле:
Кп = ио / ив,
где Ив - амплитуда возбужденного сиигнала, В; Ио -амплитуда отраженного сигнала, В.
В соответствии с техническими требованиями коэффициент передачи датчика Кп должен быть не менее 0,4.
Повысить коэффициент передачи пьезоэлектрического датчика уровня можно применением полуволнового согласующего слоя, который крепится к металлическому корпусу датчика. Материал согласующего слоя должен хорошо акустически согласовываться с пьезокерамикой и сплавом алюминия АМг6, из которого изготовлен корпус датчика, обладать химической стойкостью к агрессивным жидкостям и иметь широкий диапазон рабочих температур. Этим требованиям отвечает фторопласт-4, однако из-за низкой активности и высокой вязкости расплава фторопласта-4 существует проблема получения качественных неразьемных соединений его с металлами.
