Научная статья на тему 'Повышение устойчивости процесса точечной сварки против образования выплесков и непроваров при наличии возмущающих факторов'

Повышение устойчивости процесса точечной сварки против образования выплесков и непроваров при наличии возмущающих факторов Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
114
27
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Кириллов В. И., Козловский С. Н.

Проведенные исследования позволили дополнить технологию точечной сварки мероприятиями, уменьшающими вероятность образования выплесков и непроваров. В их основе лежит контроль процесса сварки и регулирование его параметров.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Повышение устойчивости процесса точечной сварки против образования выплесков и непроваров при наличии возмущающих факторов»

Секция «Сварка летательньш аппаратов и родственнее технологии»

УДК 621.791.763

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

ПОВЫШЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ПРОЦЕССА ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ ПРОТИВ ОБРАЗОВАНИЯ ВЫПЛЕСКОВ И НЕПРОВАРОВ ПРИ НАЛИЧИИ ВОЗМУЩАЮЩИХ ФАКТОРОВ

Проведенные исследования позволили дополнить технологию точечной сварки мероприятиями, уменьшающими вероятность образования выплесков и непроваров. В их основе лежит контроль процесса сварки и регулирование его параметров.

На основании анализа материалов опубликованных исследований по вопросам образования выплесков при КТС и проведенных ранее исследований [1] их можно классифицировать как показано на рисунке.

ы плески при контактной точечной сварке

Начальный

Конечный

Активный

Пассивный

Виды выплесков при контактной точечной сварке

Как и в известной классификации выплесков они разделяются на выплески начальные и конечные.

Начальные выплески в свою очередь разделяются на наружные начальные выплески (рис. а) и внутренние начальные выплески (рис. в).

Конечные выплески так же, как и начальные выплески, разделяют на наружные конечные выплески (рис. б), и внутренние конечные выплески (рис. г, д).

Отличием данной классификации от известных является то, внутренний конечный выплеск предлагается разделить на два вида, в связи с тем, что, как установлено проведенными исследованиями, причинами его образование может быть следствием воздействия совершенно различных факторов.

Поэтому один из видов внутреннего конечного выплеска, при образовании которого давление в ядре в основном определяется термодеформационными процессами, протекающими в зоне формирования соединения, предлагается называть «активный конечный выплеск» (рис. г), а второй - при образовании которого увеличение давления расплавленного металла в ядре в основном определяется вдавливанием электродов в его объем, предлагается называть «пассивный конечный выплеск» (рис. д).

Начальные выплески, образуются в основном из-за причин технологических. В частности, из-за плохой подготовки поверхностей деталей или загрязнения рабочих поверхностей электродов, а также перекоса электродов или деталей. Устранение описанных при-

чин, как правило, предотвращает образование выплесков этого вида.

Конечные выплески даже в современной технологии точечной сварки - это наиболее часто встречающиеся и наиболее трудно устранимые виды выплесков.

Конечные наружные выплески образуются только при чрезмерно большом проплавлении деталей и диаметре ядра, в основном, деталей из титановых сплавов.

Конечные внутренние выплески (рис., б), в подавляющем большинстве случаев внутренние активные конечные выплески (рис., г), до сих пор являются основной проблемой при разработке технологии КТС.

Снижение процесса сварки к выплескам, в основном, может быть достигнуто технологическими мероприятиями, которые позволяют уменьшить давление расплавленного металла в ядре, либо применением способов сварки с программированным изменением усилия сжатия электродов, либо применением более мягких режимов сварки.

На основании проведенных исследований можно рекомендовать следующие технологические мероприятия для уменьшения склонности процесса к образованию конечных выплесков и непроваров:

1) обеспечивать высокое качество подготовки поверхностей деталей перед сваркой;

2) диаметр ядра dЯ не должен чрезмерно превышать минимально допускаемый dяmln;

3) усилие сжатия электродов в любой момент процесса КТС должно обеспечивать выполнение условий отсутствия начального и конечного выплесков;

4) применять технологические мероприятия, понижающие давление расплавленного металла в ядре, в частности, путем уменьшения сопротивления пластической деформации металла в уплотняющем пояске и его ширины:

- уменьшением жесткости режима сварки;

- использованием предварительного подогрева деталей отдельным или модулированным импульсом тока;

- программированием усилия сжатия электродов во время импульса сварочного тока;

5) при сварке на машинах переменного тока уменьшать тепловые пульсации в зоне формирования соединения, для чего применять режимы, близкие к полнофазному включению тока;

6) осуществлять оперативный контроль устойчивости процесса КТС против образования активных конечных выплесков;

б

а

д

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

7) искусственно перераспределять напряжения в площади свариваемого контакта между центральной частью зоны сварки и ее периферией применением специальных способов сварки с обжатием периферийной зоны соединений.

Таким образом, очевидно, что наибольшую устойчивость против образования непроваров и выплеском могут обеспечить способы КТС, которые позволяют в процессе формирования сварного соединения целенаправленно изменять параметры термодеформационных процессов, протекающих в зоне сварки, т. е. способы КТС с программированным изменением параметров их режимов.

Библиографическая ссылка

1. Кириллов В. И., Козловский С. Н. Влияние искривления деталей в месте точечной сварки на устойчивость процесса формирования соединений против образования выплесков и непроваров // Актуальные проблемы авиации и космонавтики : материалы Всерос. науч.-практ. конф. ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2010. С. 174-175.

© Кириллов В. И., Козловский С. Н., 2011

УДК 621.791.763

Д. С. Ковалев Научный руководитель - С. Н. Козловский Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИН ОБРАЗОВАНИЯ НЕСПЛОШНОСТЕЙ В ТОЧЕЧНЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ

Проведенные исследования позволили уточнить причины образования несплошностей в зоне сварки. Установлено, что на образование несплошностей влияет не только величина ковочного усилия и момент его приложения, но и скорость его нарастания.

После окончания импульса сварочного тока при охлаждении сварных соединений в них возможно образование ряда дефектов, общим признаком которых является образование несплошностей: пор, раковин, наружных и внутренних трещин.

Вследствие того, что при охлаждении металла зоны сварки его сопротивление пластической деформации увеличивается, увеличиваются и растягивающие напряжения. Увеличение растягивающих напряжений в металле зоны сварки при ее охлаждении может замедляться или прекращаться вовсе только в том случае, если уменьшение объема металла зоны сварки компенсируется его пластической деформацией. Там, где компенсирующее действие пластической деформации исчерпывается, возникают дефекты усадочного характера. Если это происходит до окончания кристаллизации металла в ядре, возникают поры и раковины (рис. 1), а если после - то напряжения достигают значений предела прочности металла и происходит его разрушение, т. е. образование трещин.

Предупреждение этих дефектов при КТС в основном осуществляются технологическими приемами, которые увеличивают объемную пластическую деформацию металла в зоне сварки, например, подогревом соединения при проковке дополнительным импульсом тока, который уменьшает сопротивление пластической деформации металла. Однако, в практике КТС основным приемом, как наиболее простым в осуществлении, увеличения пластической деформации металла в зоне сварки является увеличение усилия сжатия электродов при его охлаждении (приложение ковочного усилия ^К). При этом его величину (РК ~ 2...2,5.РСВ [1]) и момент приложения обычно подбирают экспериментально.

На машинах переменного и постоянного тока усилие сжатия электродов обычно начинают увеличивать

(прикладывать ковочное усилие) в момент окончания импульса тока. Что же касается скорости (времени) увеличения усилия сжатия электродов от сварочной до ковочной величины, то какие-либо обобщенные рекомендации по этому вопросу отсутствуют. Вместе с тем, проведенные исследования показали, что этот фактор существенно влияет на конечный результат точечной сварки.

Рис. 1. Поры и раковины в сварных соединениях после точечной сварки по циклу без приложения ковочного усилия: сплав АМг6, толщиной 2 + 2 мм; 1СВ = 43,7 кА; ЕЭ = 8,5 кН;

Гсв = 0,1

Изменение скорости увеличения ковочного усилия сжатия электродов при одном и том же моменте его приложения изменяет время, за которое оно достигает конечного значения. При этом существенно различается и конечный результат проковки соединения (рис. 2).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.