Пластические деформации металла при точечной контактной сварке Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Секция «СВАРКА ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ И РОДСТВЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ»

УДК 621.791.763

ПЛАСТИЧЕСКИЕ ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛА ПРИ ТОЧЕЧНОЙ КОНТАКТНОЙ СВАРКЕ

Е. В. Линдт, А. С. Мужикбаев Научный руководитель - С. Н. Козловский

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева

Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Е-mail: slasau@yandex.ru

Проведенные исследования позволили установить характер пластических деформаций в зоне формирования точечного сварного соединения.

Ключевые слова: точечная контактная сварка, пластическая деформация, степень пластической деформации, течение металла.

PLASTIC STRAINS OF METAL SPOT CONTACT WELDING

E. V. Lind, A. S. Muzhikbaev Scientific supervisor - S. N. Kozlovskiy

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: slasau@yandex.ru

The conducted researches allowed to establish nature of plastic deformations in a zone of formation of pointed welded connection.

Keywords: spot contact welding, plastic deformation, extent ofplastic deformation, current of metal.

Пластическая деформация (ПД) металла в зоне точечной контактной сварки (ТКС) оказывает решающее влияние на характер электрического и температурного полей, а также на процесс формирования ядра расплавленного металла [1].

Сведения о пластических деформациях при ТКС носят преимущественно качественный характер. Это обусловлено как трудностями их экспериментальных исследований, в первую очередь, из-за закрытого характера зоны сварки и малого ее объема, так и трудностями точной математической постановки и решения задачи по определению параметров напряжений и деформаций в условиях динамичного процесса формирования соединений [2].

Экспериментальных исследования ПД металла в зоне сварки проводили по известной методике [3] на натурных образцах с предварительно нанесенной координатной сеткой. Пластические деформации в зоне сварки оценивалась по деформации сторон координатной сетки. При этом относитель-

* **

ные смещения металла в зоне сварки szr и относительные его деформации sz r по координатам z и r оценивались по следующим зависимостям:

s*.r =[(l1 -10 ) 110 >100 % и s*z*r =[(h - h ) I h ]-100 %,

где l0 и l1 - расстояния от базы измерений до и после сварки (при измерении радиальных смещений по координате r в плоскости сварочного контакта и в плоскости оси электродов за базу принималась ось электродов, а при измерении осевых смещений по координате z за базу принималась плоскость свариваемого контакта); h0 и h1 - длина сторон координатной сетки до и после сварки. Проведенные

исследования показали следующее.

_ *

При точечной сварке легких сплавов значения sr в плоскости контакта деталь - деталь не превышают 2...4 %. Причем, зона пластических деформаций распространяется за контур уплотняющего пояска не больше, чем на 5...15 % от его диаметра dn.

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2015. Том 1

Относительные радиальные (по координате г) деформации металла в плоскости контактов рас**

пределяются неравномерно. Наибольшая степень деформаций растяжения вг , которая достигает 1,5...3 %, наблюдается на оси электродов. На периферии контакта и за его пределами металл сжимается. Здесь степень деформаций сжатия металла в" весьма значительна и достигает 7...15 %.

*

Относительные осевые смещения вг металла в плоскости оси электродов по координате г весьма значительны. Наибольшие значения в* в плоскости оси электродов наблюдаются в центре контакта. Их величина к концу процесса достигает значений 8...13 %.

Результаты подобных измерений весьма приближенны. Но все же они позволяют установить качественную картину пластических деформаций металла в зоне сварки.

При ТКС металл в зоне сварки нагревается, в результате чего в ее объеме Уд (см. рисунок), деформируемом пластически (выделен темным цветом), он переходит в пластическое состояние, а в объеме ядра УЯ, нагретом выше температуры плавления, он расплавляется. Вследствие этого объём металла в зоне сварки увеличивается. В результате наблюдается направленное течение металла (показано стрелками), в основном, к границам контакта деталь-деталь. Причем интенсивные пластические деформации в основном локализованы в объёме УД1 (заштрихован косой линией), расположенном в области уплотняющего пояска, диаметр ёд которого на 5...15 % превышает диаметр ёП уплотняющего пояска. Объём же металла Уд2 (заштрихован сеткой), расположенный над ядром, «проседает» в объём ядра практически не деформируясь.

Характер пластической деформации металла в зоне сварки при ТКС

Таким образом, сформулированная выше физическая модель процессов пластической деформации металла может быть использована при их математическом описании и разработке технологий точечной сварки.

Библиографические ссылки

1. Технология и оборудование контактной сварки / Б. Д. Орлов, Ю. В. Дмитриев, А. А. Чакалев и др. М. : Машиностроение, 1986. 352 с.

2. Козловский С. Н. Основы теории и технологии программированных режимов контактной точечной сварки / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2006. 259 с.

3. Орлов Б. Д., Чакалев А. А., Серегин М. Д. Массоперенос металлов в контакте электрод-деталь при контактной сварке алюминиевых и магниевых сплавов // Сварочное производство, 1976. № 12. С. 10-12.

© Линдт Е. В., Мужикбаев А. С., 2015