Улучшение качества контактной точечной сварки программированием усилия сжатия электродов Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2017. Том 1

УДК 621.791

УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА КОНТАКТНОЙ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ ПРОГРАММИРОВАНИЕМ УСИЛИЯ СЖАТИЯ ЭЛЕКТРОДОВ

П. А. Хорунжин*, Е. О. Осадчий, С. Д. Мялицин Научный руководитель - Е. Г. Яшметов

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: Mnhpt@mail.ru

Предложена модель расчета требуемого усилия сжатия электродов для широко применяемых способов сварки с постоянной его величиной во время импульса тока.

Ключевые слова: непровар, точечное сварное соединение, контактная точечная сварка.

IMPROVEMENT OF THE QUALITY OF CONTACT POINT WELDING BY PROGRAMMING THE ELECTRON COMPRESSION EFFECT

P. A. Khorunzhin*, E. O. Osadchy, S. D. Myalitsin Scientific Supervisor - E. G. Yashmetov

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation

E-mail: Mnhpt@mail.ru

A model is proposed for calculating the required compression force of electrodes for widely used welding methods with a constant value during a current pulse.

Keywords: non-welded, spot welded joint, contact spot welding.

Наиболее опасными и трудно выявляемыми дефектами точечных сварных соединений являются непровары. В научной литературе принято систематизировать непровары следующим образом. Полный непровар - при котором зона взаимного расплавления деталей вообще отсутствует. Наиболее опасный называют «непроварами типа склейка», при которых соединение образуется в твердой фазе либо по микрорельефам поверхности, либо при полном сохранении оксидной пленки или плакирующего слоя, которые препятствуют образованию общей зоны расплавленного металла. Данный вид дефекта опасен в первую очередь потому, что его трудно выявить, он может выдержать на срез иногда относительно большие статические нагрузки, но хрупко разрушаются при небольших нагрузках отрыва и знакопеременных нагрузках. Частичный непровар - проявляются в виде уменьшения диаметра ядра расплавленного металла меньше минимально допустимого его значения, при этом частичный непровар может образовываться также и при частичном сохранении окисной пленки или плакирующего слоя в объеме ядра в плоскости контакта деталь-деталь.

Основными причинами, вызывающими уменьшение размеров ядра при наличии зазора, являются изменение условий пластической деформации металла зоны сварки в процессе формирования соединения, изменение формы и размеров контактных площадей, а также увеличение неравномерности действующих в них напряжений. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению тепловыделения в зоне сварки и увеличению теплоотвода в электроды, а также к неравномерной ширине уплотняющего ядро пояска. Изменение характера протекания процесса сварки связано с искривлением деталей в месте формирования соединения и уменьшением усилия в контакте деталь-деталь на величину, затрачиваемую на деформирование деталей при их сближении до соприкосновения. Наибольшую устойчивость против образования непроваров и выплеском могут

Секция «Сварка летательньш аппаратов и родственнее технологии»

обеспечить способы сварки, которые позволяют в процессе формирования точечного сварного соединения целенаправленно изменять параметры термодеформационных процессов, протекающих в зоне сварки, то есть способы точечной сварки с программированным изменением параметров их режимов.

Требуемая оптимальная программа изменения усилия сжатия электродов для любого способа сварки с программированным изменением во время импульса сварочного тока может быть рассчитана по интегральному уравнению термодеформационного равновесия процесса сварки [1, с. 79], связывающему, через параметры термодеформационных процессов, протекающих в зоне сварки, нормальные составляющие напряжений в контактах электрод-деталь, то есть величину усилия сжатия электродов, и площадь контакта деталь-деталь, выраженному следующей расчетной зависимостью:

Оптимальная программа изменения усилия сжатия электродов определяется путем решения данной зависимости относительно в отдельные дискретные моменты времени ( процесса формирования соединения.

Расчет изменения усилия сжатия электродов в процессе формирования соединения при традиционных способах контактной точечной сварки осуществляется решением данного уравнения относительно для условий сварки деталей одинаковых толщин из одного и того же материала в каждый дискретный момент времени. Алгоритм решения этой задачи осуществляется следующим образом:

После ввода исходных данных, таких как, параметры теплофизических и прочностных характеристик свариваемого материала, характеристики и технологию режима КТС, значение диаметра уплотняющего пояска в виде функции аппроксимирующей табличные их значения, производиться проверка данных промежуточных расчетов. Далее, циклично и последовательно для каждого дискретного момента I (где I = 0,1 ... п) осуществляются вычисления значений параметров термодеформационных процессов, которые заканчиваются расчетом усилия сжатия электродов по уравнению равновесия, с учетом зависимостей [1, с. 81] преобразованному к виду:

где - усилие, развиваемое давлением жидкого металла в площади ядра; Рш - усилие в площади уплотняющего пояска; Рд - усилие, необходимое для деформации деталей при их сближении до соприкосновения. После выполнения заданного числа шагов расчетов по времени производится вывод полученных результатов и решение задачи заканчивается.

Многочисленные результаты проверок для различных материалов, их толщин и режимов сварки показали, что расхождение расчетных и экспериментальных результатов в подавляющем большинстве случаев не превышает 10.. .15 % [2].

Требуемое усилие сжатия электродов для широко применяемых способов сварки с постоянной его величиной во время импульса тока может быть рассчитано аналогичным способом для одного момента времени ( = £СВ поскольку вероятность образования выплеска в этот момент наибольшая.

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

2. Козловский С. Н., Яшметов Е. Г., Захаров В. В. Программирование усилия сжатия электродов как способ борьбы с непроварами КТС : Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2009.

4

4

Fэt РЯй + Рт +

Библиографические ссылки

© Хорунжин П. А., Осадчий Е. О., Мялицин С. Д., 2017