CC BY
26
Секция «Сварка летательных аппаратов»
Рис. 1. Отклонение dКР в зависимости от 5 при различных сочетаниях ГШ и 5: АМг6; I - 1 + 1 мм; 2...5 - 2 + 2 мм; 6 - 3 + 3 мм
0 2 4 6 5, мм
_Толщина деталей_
о • - 2 мм; □ ■ - 3 мм; А А - 4 мм; Рис. 2. Зависимость устойчивости КТС от сочетаний 5, 5 и ГШ : АМг6
нального) и относительно небольшом (до 5 %) уменьшении усилия ^СК. В этом случае на склонность процесса к выплеску оказывают влияние особенности формирования сварочного контакта при наличии искривления деталей в месте сварки.
Таким образом, причиной образования как непро-варов, так и выплесков при КТС может быть искривление деталей в месте сварки, которое возникает при наличии зазоров между деталями. Причем, влияние величины зазоров на процесс сварки зависит также от толщины свариваемых деталей и шага между точками. Определены сочетания названных выше факторов, при которых непровары и выплески отсутствуют, а также сочетания - при которых образование их наиболее вероятно. Первые сочетания можно считать при сварке допускаемыми, а вторые - недопустимы-
ми. Такое регламентирование возмущающих факторов процесса КТС и их контроль позволит повысить качество получаемых соединений.
Библиографические ссылки
1. Чулошников П. Л. Точечная и роликовая электросварка легированных сталей и сплавов. М. : Машиностроение. 1974.
2. Козловский С. Н., Орлов Б. Д., Чакалев А. А. Влияние зазоров на величину усилия в плоскости свариваемого контакта при точечной сварке // Тр. II науч.-техн. конф. молодых ученых и специалистов. М. : МАТИ, 1978. С. 15-21. (Рук. деп. в ГОС-ИНТИ. 1978. № 6-78).
© Кириллов В. И., Козловский С. Н., 2010
УДК 621.791.76
В. И. Кириллов Научный руководитель - А. Б. Мишуренко Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ПРОЦЕССА ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ ПРОТИВ ОБРАЗОВАНИЯ ВЫПЛЕСКОВ И НЕПРОВАРОВ
Предложена методика определения коэффициентов устойчивости процесса контактной точечной сварки против образования выплесков и непроваров, которая может быть использована для автоматизации технологического процесса сварки.
Для автоматизации технологического процесса контактной точечной сварки необходима разработка методики определения устойчивости протекания процесса. При осуществлении процесса сварки факторы, влияющие на формирование соединения, непрерывно изменяются, эти изменения носят как случайный, разовые отклонения в определенном диапазоне, так и закономерный характер. Для предотвращения образования непроваров и выплесков важно не только правильно выбрать параметры режимов сварки и сварочное оборудование, но и иметь возможность оперативно оценивать устойчивость процесса формирования соединения и корректировать его параметры.
Склонность процесса формирования соединения к появлению выплеска наиболее часто оценивают по методикам, которые основаны на измерении критического диаметра ядра - dКp, а так же по параметрам от него производным, например по коэффициенту устойчивости процесса КТС против выплесков - КВ. Следует отметить, что практическое измерение величины критического диаметра ядра весьма трудоемко из-за необходимости изготовления микрошлифов сварных соединений.
Известна методика оценки устойчивости процесса КТС, которая позволяет по измеренным значениям критического и номинального диаметров ядра оценить устойчивость процесса сварки на номинальном
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
режиме не только против выплесков, но и против непроваров. Ведь по существу, как критический ёКР, так и минимально допустимый ёМ диаметры ядра, меньше которого уже наблюдается частичный непровар, относительно номинального его диаметра ёО оба являются критическими: первый - с точки зрения образования выплесков, второй - непроваров. Разности (ё кр - ёо) и (ёо - ём) показывают абсолютные значения диапазонов допустимых отклонений реально полученных номинальных диаметров ядра ёО до образования выплеска и непровара.
Для практических сравнений устойчивости процесса КТС диапазоны возможных отклонений диаметров ядра удобнее выражать в относительных единицах от номинального значения диаметра ядра:
(
К ВД -
--1
К НД -
ё кр V ё о
'х - ёМ ^
ё о у
Л
•100 %,
•100 %.
ных), превышение которых приводит к образованию выплесков и непроваров. Эту зависимость между параметрами режимов КТС и диаметром ядра можно выразить аппроксимирующими функциями.
Аппроксимирующие функции должны достаточно точно отражать зависимости между диаметрами ядра и параметрами режимов сварки при их изменениях, этим условиям вполне соответствуют степенные функции:
ё0
' 1. ^"
V1 о У
ё0
Л Л" IX
V 'о у
ёх ё0
Г V
V Ро у
где Квд, Кнд - коэффициенты устойчивости конкретного процесса КТС против образования, соответственно, выплесков и непроваров, определенные по критическим значениям диаметра ядра. Данная методика позволяет комплексно оценить процесс на любом режиме относительно его критических состояний. Количественно коэффициенты Квд, Кнд показывают, на сколько процентов допустимо отклонение диаметра от его номинального значения до образования выплеска или непровара.
Эта методика оценки устойчивости процесса КТС так же требует изготовления микрошлифов сварных соединений и не может быть применена для создания автоматической системы управления технологическим процессом сварки.
Этот недостаток можно устранить, если при оценке устойчивости процессов КТС воспользоваться такими их свойствами как подобие и монотонность. В этом случае в методиках представляется возможным использовать не сами измеренные значения диаметров ядра, а параметры режима, имеющие с ними достаточно высокую степень корреляции. Это позволяет нам при оценке устойчивости процесса КТС не производить измерения получаемых диаметров ядра, а вместо них измерять параметры режимов сварки, которые косвенно отражают как минимальные, так и критические их значения.
К таким параметрам режимов в первую очередь следует отнести силу сварочного тока 1СВ, усилие сжатия электродов РЭ и время сварки 'св. При сварке на режимах, близких к оптимальным их значениям, изменение любого из параметров часто приводит к пропорциональному изменению диаметра ядра. При этом любому номинальному диаметру ядра ёо, а также любым критическим ёкр и минимальным ёМ его значениям соответствуют номинальные 1О, гО, РО, а также критические 1КР, 'кр, РКР, и минимальные 1М, гМ, РМ значения каждого изменяемого параметра режима сварки (при неизменных значениях осталь-
где 1Х, гХ, РХ - соответственно, ток, время сварки и усилие сжатие электродов, при которых образуется ядро диаметром ёХ; п, т и к - показатели степени, определяемые по экспериментальным измерением диаметров ядра и параметров режимов сварки.
Зависимости для определения коэффициентов устойчивости против выплесков и непроваров по критическим значениям параметров режима, аналогичные выражениям для определения Квд и Кнд полученные подстановкой в них отношений диаметров ядра из аппроксимирующих функций:
К ВТ —
К
-1
•100 %, КВВ —
и
-1
•100 %.
К ВС —
Рк
V ро У
-1
•100 % .
К нт —
1 -1 /м
•100 %, К нВ —
1
'о
•100 %,
К НС —
1 -
(р
1 м
V Ро у
•100 %
На практике значения коэффициентов рассчитанные по приведенным зависимостям отличаются от реальных (отклонение составляет 1...2 %, на неблагоприятных режимах не более 5.7 %). Это обусловлено, как единичными случайными отклонениями измеренных параметров, так и приближенным характером аппроксимирующих функций.
При сварке на любых режимах наибольшая корреляционная зависимость наблюдается между изменениями диаметров ядра и сварочным током, поэтому устойчивость процесса против выплесков и не-проваров рациональнее определять по коэффициентам Квт, Кнт.
Определение коэффициентов устойчивости по данной методике дает точную комплексную оценку этого показателя процесса, а наличие в сварочных машинах устройств для измерения и регулировки сварочного тока значительно облегчают автоматизацию технологического процесса сварки.
© Кириллов В. И., Мишуренко А. Б., 2010
п
т
г
о
о
к
п
т
о
