CC BY
35
Секция «Сварка летательньш аппаратов и родственнее технологии»
УДК 621.791.763
Д. П. Ганькин, И. В. Онтужев, С. А. Васильев Научный руководитель - С. Н. Козловский Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ПОР, РАКОВИН И ТРЕЩИН В ТОЧЕЧНЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ
Разработан цикл точечной сварки, в котором ковочное усилие сжатия деталей увеличивают пропорционально увеличению сопротивления пластической деформации металла в зоне сварки и, тем самым, предотвращают образования несплошностей в сварном соединении.
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. Проведенными ранее исследованиями установлено, что при точечной контактной сварке (ТКС) на образование этих дефектов влияет не только величина ковочного усилия —К (К ~ 2...2,5—СВ, где -СВ - величина сварочного усилия [1]), и момент его приложения, но и скорость его нарастания.
На основании проведенных исследований в рамках данной работы разработан цикл ТКС, который позволяет выполнить такое условие, т. е. позволяет увеличивать величину ковочного усилия пропорционально увеличению сопротивления пластической деформации металла в зоне сварки. Сущность его заключается в следующем.
В способе ТКС, при котором свариваемые детали сжимают электродами, а затем пропускают импульс
сварочного тока, увеличение усилия сжатия электродов между его значениями -СВ и -К, осуществляется пропорционально обобщающему параметру процесса ТКС. В качестве обобщающего параметра, зависимо от изменения которого осуществляют увеличение ковочного усилия - К, используют сопротивление пластической деформации металла зоны сварки. Сопротивление деформации металла в зоне сварки определяют путем измерения электрического сопротивления участка электрод-электрод ЯЭЭ на стадии охлаждения соединения. Для этого с момента окончания импульса сварочного тока во время проковки соединения пропускают дополнительный импульс тока небольшой силы. Усилие сжатия электродов начинают увеличивать при уменьшении электрического сопротивления на участке электрод-электрод. Ковочного значения усилие сжатия электродов достигает при заданной величине электрического сопротивления на участке электрод-электрод.
1св, 70 ■ 60 ■ 50 ■ 40 -I 30 20 ■ 10 ■
18 -I 16 14 12 10 8 -I
Я, мкОм 21 18 15 12
0
0 0,04 0,08 0,12 0,16 г, с
Изменение параметров при точечной сварке с приложением ковочного усилия: АМг6, 2 + 2 мм; 1СВ = 51 кА; -СВ = 8,5 кН; гСВ = 0,1 с; -К = 19,5 кН; 1Д = 3 кА
9
6
6
3
0
4
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2014. Технические науки
Непосредственно измерить сопротивление деформации металла зоны сварки в процессе формирования соединения не представляется возможным. Между тем, как установлено проведенными исследованиями сопротивление деформации металла зоны сварки определяется в основном его температурой и его величина в процессе ТКС изменяется пропорционально температуре деформируемого металла. Однако измерить температуру в зоне сварки в процессе формирования соединения так же не представляется возможным.
Известно, что удельное электрическое сопротивление у металлов и сплавов при их нагреве и охлаждении изменяется пропорционально температуре. Вследствие того, что после окончания импульса тока при неизменной величине усилия сжатия электродов металл в зоне сварки не деформируется (не увеличиваются площади контактов), т. е. не изменяется геометрия зоны сварки, изменение ее электрического сопротивления будет определяться только изменением удельного электрического сопротивления материала при его охлаждении. А поскольку как удельное электрическое сопротивление материала, так и его сопротивление пластической деформации изменяются пропорционально температуре, то и сопротивление пластической деформации материала изменяется пропорционально его удельному электрическому сопротивлению и, вследствие этого - пропорционально изменению электрического сопротивления зоны сварки при неизменно усилии сжатия электродов.
Цикл сварки с приложением ЕК осуществляется следующим образом (см. рисунок).
Свариваемые детали сжимают между электродами сварочной машины сварочным усилием _РСВ. Затем, по истечении времени сжатия холодных контактов /СЖ пропускают импульс сварочного тока 1СВ длительностью /СВ. При этом, во время /СВ действия импульса сварочного тока 1СВ, усилие сжатия электродов ^СВ
выдерживают неизменным или изменяют по заданной программе. После окончания импульса сварочного тока 1СВ величину усилия сжатия электродов увеличивают от сварочной ^СВ до ковочной ЕК его величины (показано сплошной линией). Причем, увеличение усилия сжатия электродов от сварочной ^СВ до ковочной его величины (кривая 1) осуществляется пропорционально изменению сопротивления пластической деформации металла в зоне формирования соединения. Изменение сопротивления пластической деформации металла в зоне формирования соединения определяется до использования способа КТС в производственном процессе при отработке и настройке параметров режима сварки конкретного соединения. Для этого, т. е. определения изменения сопротивления пластической деформации металла зоны формирования соединения, с момента /0 окончания импульса сварочного тока пропускают дополнительный зондирующий импульс тока 1д силой, равной 2...5 % от силы сварочного тока 1СВ, при неизменном усилии сжатия электродов ^СВ (показано штриховой линией). При этом измеряют электрическое сопротивление КЭЭ участка сварочной цепи электрод -электрод. По кривой изменения электрического сопротивления зоны сварки КЭЭ определяют момент /К начала /К увеличения усилия сжатия электродов (момент приложения усилия ^К) и момент достижения усилием сжатия электродов значения ковочного усилия
Библиографическая ссылка
1. Чуларис А. А. Технология сварки давлением. ДГТУ, 2003.
© Ганькин Д. П., Онтужев И. В., Васильев С. А., 2014
УДК 621.791.763
Л. А. Ерыпалов, А. Н. Малахов, Д. С. Вервейко Научный руководитель - С. Н. Козловский Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
НЕПРОВАРЫ ПРИ ТОЧЕЧНОЙ КОНТАКТНОЙ СВАРКЕ
Проведенные исследования позволили определить сочетания толщины свариваемых деталей, шага между точками и величины зазоров при которых размеры ядра расплавленного металла находятся в допускаемых пределах. Регламентирование возмущающих факторов в соответствии с их допускаемыми параметрами и их контроль позволит повысить качество точечных сварных соединений.
Известно, что в настоящее время такие традиционные мероприятия, как повышение стабильности параметров режимов контактной точечной сварки (КТС), рекомендуемые для предупреждения образования непроваров, теряют свое доминирующее положение. Это обусловлено тем, что из-за отклонения тока 1СВ, усилия или времени сварки /СВ непровары образуются редко вследствие высокой надежности современных машин для КТС. В большинстве случаев
современной практики КТС уменьшение размеров ядра и образование непроваров обусловлены влиянием факторов технологических [1].
Проведенные исследования показали, что кроме общеизвестных возмущающих факторов, например, таких как износ электродов и др., приводящих к образованию непроваров, к этому же приводит и искривление поверхностей свариваемых деталей в месте сварки. Оно может являться следствием искривлени-
