CC BY
7
7. Skripalenko M.M., Skripalenko M.N. On choosing software for simulating metal-forming processes // Metallurgist. 2013. Vol. 57. No 1-2. P. 3-7.
8. Стебунов С.А., Гладков Ю.А. Q form 9 - программа для моделирования процессов обработки давлением металлических материалов // Инновационные технологии и технические средства специального назначения: Труды XII общероссийской научно-практической конференции. В 3-х томах. Санкт- Петербург: Балтийский государственный технический университет «Военмех», 2020. С. 98-99.
9. Коротков В.А., Чижов И.А., Архипцев А.С. Влияние последовательности переходов при вытяжке с локальным утонением на силовые параметры и напряжённо-деформируемое состояние // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. Вып. 11. С. 503-511.
10. Сулейман А.А., Шубин И.Н. Влияние коэффициента трения на формоизменение трубной заготовки при совмещенной операции обжима и раздачи // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2013. № 6. С. 53-59.
Яковлев Сергей Сергеевич, аспирант, yakovlev-ss-science@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
STUDY OF THE PROCESS OF OBTAINING LONGITUDINAL RIFLES ON THE EXTERNAL SURFACE OF THE BLANK
S.S. Yakovlev
Rifles can be spiral, longitudinal, transverse, mesh and other shapes, but the most common are longitudinal and spiral. They perform the same function, but in different specific cases, they may be better suited for solving the tasks. Such corrugations can be performed at different depths, therefore, an actual and important task is to assess the possibility of longitudinal corrugation to different depths, and it is necessary to investigate different characteristics, including technological force, stress and strain, damage, quality, product shape. All these characteristics are important, but within the framework of one work it will not be possible to evaluate them, therefore, the first stage is the study of the technological strength and shape of the resulting product during longitudinal corrugation of a glass-type part. The images obtained by computer simulation ofproducts with longitudinal corrugations formed at different depths by drawing with local wall thinning, as well as graphs of technological force are presented. Conclusions are drawn about the possibility of longitudinal corrugation of shells to different depths.
Key words: longitudinal corrugations, corrugation, steel shells, technological process.
Yakovlev Sergey Sergeevich, postgraduate, yakovlev-ss-science@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State
University
УДК 621.7.043
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-9-361-366
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА И НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ШВОВ ПОСЛЕ ХОЛОДНОЙ СВАРКИ ДАВЛЕНИЕМ
Д.А. Левачева
В ходе проведения экспериментальных исследований выполнена эмпирическая оценка качества и несущей способности сварных швов алюминиевой проволоки после холодной сварки внахлестку, а также проведено сравнение полученных результатов с результатами растяжения образцов без сварки. Испытания проводились на разрывной машине типа INSTRON, с помощью которой были установлены предельное растяжение, максимальная нагрузка и максимальное напряжение при растяжении образцов толщиной 2,5 мм и 3,5 мм. Установлены зависимости величины нагрузки от величины растяжения образца. Выявлен характер разрушения образцов, которое происходило по периметру сварной точки, что является свидетельством хорошего качества сварки. Выполнено сравнение полученных результатов на растяжение с имеющимися данными в технической литературе, в ходе которого установлено их количественное и качественное соответствие.
Ключевые слова: сварка давлением, алюминиевый провод, образец, максимальная нагрузка, растяжение, максимальное напряжение.
Холодная сварка пластическим деформированием широко используется в машиностроении для изготовления стальных прутков, проволок, герметичных капсул и ёмкостей, биметаллического проката, а также электрических шин на транспорте и др. [3, 4].
Большой интерес для машиностроительной промышленности и электромонтажного производства (особенно в огнеопасной и взрывоопасной средах) представляет получение холодной сваркой прочных и надежных соединений алюминия [6, 7].
Была поставлена задача количественно и качественно оценить несущую способность и прочность сварного соединения сварных швов алюминиевой проволоки А5М толщиной 2,5 мм и 3,5 мм, а также сравнить полученные результаты с результатами испытаний алюминиевой проволоки без сварного соединения.
Эксперименты проводились в лаборатории кафедры МПФ на разрывной машине типа INSTRON с установленным программным обеспечением Bluehill 2 (рис. 1). Погрешность измерения нагрузок составляет не более 0,5%, что удовлетворяет требованиям эксперимента.
Перед проведением экспериментов было выполнено изготовление образцов алюминиевых проводов с помощью инструмента для сварки проволоки, представленного на рис. 2. Радиуса скругления инструмента: R1 = 0,5 мм, R2 = 0,5 мм.
Устройство позволяет выполнять сварку внахлестку проводов из цветных металлов: алюминиевой проволоки диаметром от 0,8 до 5 мм, медной проволоки диаметром от 1,2 до 3,5 мм.
Рис. 1. Разрывная машина INSTRON
Перед выполнением операции сварки была произведена подготовка заготовок в соответствии с существующими рекомендациями [1, 2, 10]:
1) с помощью ацетона выполнена очистка поверхности от жировых пленок;
2) произведено удаление тонкой окисной пленки путём зачистки вращающимися стальными проволочными щетками;
3) выполнен отжиг образцов, уменьшающий их твердость и обеспечивающий выгорание органических загрязнений.
Рис. 2. Устройство для сварки проволоки
После проведенной подготовки была выполнена операция холодной сварки внахлестку трёх образцов толщиной 2,5 мм и трёх образцов толщиной 3,5 мм (рис. 3).
Изготовленные образцы зажимались в специальные боковые захваты машины INSTRON, которые позволяют крепко удерживать заготовку, не вызывая соскальзывания или разрушений около губок.
Перед проведением испытаний в машину 1шй"оп задавались режим работы и входные параметры экспериментов.
По результатам каждого эксперимента испытательная машина формирует выходные параметры в виде графиков и таблиц данных.
В табл. 1 и 2 приведены результаты испытаний алюминиевых проводов толщиной 3,5 мм без сварки и после сварки соответственно. Они включают в себя значения перемещений, максимальной нагрузки, нагрузки при разрушении и максимальное напряжение образца при растяжении. Графическое представление полученных результатов отображено на рис. 4 и 5.
Результаты испытаний на растяжение образцов без сварки
Таблица 1
№ Деформация при растяжении (перемещение), мм Максимальная нагрузка, кН Нагрузка при разрушении, кН Напряжение при пределе текучести, МПа
1 3,7899 2,20895 1,76254 215,83136
2 3,6211 2,01714 1,62563 205,6731
3 3,6926 2,1458 1,72602 212,77041
Таблица 2
Результаты испытаний на растяжение образцов после сварки_
№ Деформация при растяжении (перемещение), мм Максимальная нагрузка, кН Нагрузка при разрушении, ГкЩ Напряжение при пределе текучести, МПа
1 2,436 0,16703 0,12107 86,61123
2 2,318 0,10456 0,03143 84,27312
3 2,527 0,19553 0,15681 88,59041
По результатам экспериментов установлено, что алюминиевый образец толщиной 3,5 мм без сварки выдерживает максимум нагрузки 2,20895 кН, тогда как образец после сварки - 0,19553 кН. Максимальная величина деформации при растяжении уменьшается с 3,79 мм до 2,58 мм соответственно, а максимальное напряжение образца с 215,83 МПа до 88,59 МПа.
Необходимо отметить, что разрушение точечных соединений при механических испытаниях происходит по периметру сварной точки, что свидетельствует о хорошем качестве сварки [2, 5, 8].
В табл. 3 и 4 приведены результаты испытаний алюминиевых проводов толщиной 2,5 мм без сварки и после сварки соответственно. Графическое представление полученных результатов отображено на рис. 6 и 7.
Перемещение [гттп]
Рис. 4. Испытание образца толщиной 3,5 мм без сварки
363
110 100 90 30 70
г
50
та ^
™ 50 о.
та 40 I
30 20 10 О
1 — 1 1 V1—г ~ 1 - 1- I -I - I I I—I- - 1 1 - 1—I I - I—
— Д|—I- - - -ь ч - I—ь - - -I—I - I—
—1 4- - - -I - I—I- - - -I—I - I—
_ J 1 1 \ 1 1 у _ 1_ I I J _ I I |_ 1 _ 1 1 1 1 _ 1 _| 1 1 1 1 _ |_ _ I I
_ _ 1 1 Т 1 1 т ~ Г Т I I ~ Г I I и ~ 1 1 1 1 г т ~ 1 1 1 1 ~ Г ~1 I I ~ Г "
- 1--Г - -| - 1--Г - - 1—I - I—
1 + ■н
, 1 - 1—1- -.1.1. - 4. I -I -I . 1—1- -1.1. - -I—I . I . I - I— . I .
0123456739 10 11 12 Перемещение [тт]
Рис. 5. Испытание образца толщиной 3,5 мм после сварки
По результатам экспериментов установлено, что алюминиевый образец толщиной 2,5 мм без сварки выдерживает максимум нагрузки 1,13547 кН, тогда как образец после сварки - 0,18421 кН. Максимальная величина деформации при растяжении уменьшается с 2,354 мм до 2,695 мм соответственно, а максимальное напряжение образца с 202,087 МПа до 81,55 МПа.
Также как и для образцов, толщиной 3,5 мм, разрушение точечных соединений происходит по периметру сварной точки.
Таблица 3
№ Деформация при растяжении (перемещение), мм Максимальная нагрузка, кН Нагрузка при разрушении, ГкН1 Напряжение при пределе текучести, МПа
1 2,354 1,13547 0,71521 202,08712
2 2,310 1,09606 0,6757 197,0458
3 2,184 1,06512 0,62904 185,75104
Таблица 4
Результаты испытаний на растяжение образцов после сварки_
№ Деформация при растяжении (перемещение), мм Максимальная нагрузка, кН Нагрузка при разрушении, ГкН1 Напряжение при пределе текучести, МПа
1 1,82907 0,1531 0,11642 81,5498
2 1,73221 0,13875 0,02155 71,6721
3 1,69532 0,18421 0,12344 77,78421
Перемещение [тт]
Рис. 6. Испытание образца толщиной 2,5 мм без сварки
По результатам проведенных экспериментов по проверке прочности на разрыв алюминиевой проволоки была определена максимальная прочность сварных соединений и сделаны выводы о качестве сварного шва.
Перемещение [mm]
Рис. 7. Испытание образца толщиной 2,5 мм после сварки
Было установлено, что максимальное напряжение образцов после сварки уменьшается на 5359% относительно образцов без сварки, максимальная деформация при растяжении уменьшается на 2535%.
Было выполнено сравнение полученных результатов с данными исследований И.М. Строймана [9], у которого сваренный алюминиевый образец толщиной 2,5 мм выдерживал максимальное напряжение при растяжении равное 74,2 МПа.
На основании проведенного сравнения установлено, что полученные в ходе экспериментов результаты количественно и качественно соответствуют справочной литературе.
Список литературы
1. Айнбиндер С.Б. Холодная сварка металлов. Рига, АН ЛатвССР, 1957. 162 с.
2. Баранов И.Б. Холодная сварка пластичных металлов. Л.: Машиностроение, 1969. 208 с.
3. Гуреева М.А, Овчинников В.В. Технология и оборудование для контактной сварки. Вологда: Инфра-Инженерия, 2020. 272 с.
4. Катаев Р.Ф. Теория и технология контактной сварки: учебное пособие для студентов [вузов]. Екатеринбург: Издательство Уральского университета, 2015. 144 с.
5. Перлин И.Л. Теория прессования металлов. М.: Металлургия, 1964. 344 c.
6. Петухов С.В. Справочник мастера машиностроительного производства. М: Инфра-Инжене-рия, 2017. 357 с.
7. Сахацкий Г.П. Технология сварки металлов в холодном состоянии. Киев: Наукова думка, 1979. 269 с.
8. Семенов А.П. Схватывание металлов. М.: Машгиз, 1958. 280 с.
9. Стройман И.М., Кулагин Д.П. Точечная холодная сварка алюминия с пульсирующим давлением. Автоматическая сварка, 1980, № 1. С. 24-28.
10. Хренов К.К. Новости сварочной техники. Киев. Изд. АН УССР, 1949. 86 с.
Левачева Дарья Александровна, магистрант, darenka1990@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский Государственный Университет
EVAL UATION OF THE QUALITY AND BEARING CAPA CITY OF SEAMS AFTER COLD
PRESSURE WELDING
D.A. Levacheva
In the course of experimental studies, an empirical assessment of the quality and bearing capacity of aluminum wire welds after lap welding was performed, and the results obtained were compared with the results of stretching samples without welding. The tests were carried out on an INSTRON type bursting machine, with the help of which the maximum tensile strength, maximum load and maximum tensile stress of samples with a thickness of 2.5 mm and 3.5 mm were established. The dependences of the load value on the stretching value of the sample are established. The nature of the destruction of samples that occurred along the perimeter of the weld point was revealed, which is evidence of good welding quality. The comparison of the obtained tensile results with the available data in the technical literature was carried out, during which their quantitative and qualitative correspondence was established.
Key words: pressure welding, aluminum wire, sample, maximum load, tension, maximum stress.
Levacheva Darya Aleksandrovna, masters, darenka1990@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State
University
