CC BY
39
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
УДК 621.791.763
М. И. Шпигоревская, В. А. Шахматова Научный руководитель - С. Н. Козловский Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ НА ПРОЦЕСС ОБРАЗОВАНИЯ КОНЕЧНОГО ВЫПЛЕСКА
Проведенные исследования позволили дополнить технологию КТС мероприятиями, повышающими устойчивость процесса КТС против образования конечных выплесков. В их основе лежит увеличение деформационной подвижности пояска и уменьшение влияния усилия сжатия электродов на величину давления расплавленного металла в ядре.
Выплески - это выброс части расплавленного металла из зоны сварки. По времени образования выплески обычно разделяют на начальные, которые образуются в начале процесса сварки, и конечные, которые образуются после появления расплавленного металла в свариваемом контакте.
Конечные внутренние выплески до сих пор являются проблемой при разработке технологий КТС и практической сварке, так как существующие технологии традиционных способов точечной сварки не гарантируют отсутствие этого дефекта, несмотря на то, что причины их образования рассматриваются в большом количестве исследовательских работ. Это особенно неприемлемо при изготовлении узлов изделий ответственного назначения.
Поэтому в данной работе были проведены исследования влияния технологических факторов на процесс образования внутренних конечных выплесков.
Образование конечного выплеска часто объясняют отклонением усилия сжатия электродов Е^ во время импульса тока от установившихся его значений до начала импульса тока, которые происходят из-за инерционности подвижных частей приводов сварочных машин и сил трения в них.
Проведенные исследования показали (рис. 1), что, отклонением усилия сжатия электродов Е^ во время импульса тока не могут существенно влиять на устойчивость процесса КТС против образования конечных выплесков. Так, при КТС на режимах близких к оптимальным, в первой половине процесса нагрева Е^ увеличивается всего на 2...7 %, а во второй — уменьшаются на 1.5 % по сравнению с его величиной до начала импульса тока.
Таким образом, даже предельные динамические отклонения ЕЭ на +7.-5 % не могут являться основной причиной образования выплесков, поскольку сварочное усилие сжатия электродов в технологии КТС задают на 15.25 % больше некоторой его величины, называемой критической, при которой выплески образуются регулярно.
При сварке на режимах, близким к оптимальным, образование выплесков носит случайный характер, поскольку являются следствием неблагоприятного сочетания нескольких возмущающих факторов процесса КТС. Вместе с тем, в зависимости склонности процесса сварки к образованию выплесков, а также момента их образования, от изменений сварочного тока 1СВ и усилия сжатия электродов Е^ просматривается вполне
определенные закономерности. Так, увеличение 1СВ (рис. 2, а и б), смещают момент образования выплеска к началу процесса КТС. Аналогично на момент образования выплесков влияет и уменьшение усилия сжатия электродов. При некоторых сочетаниях 1СВ и Еэг конечные выплески могут образовываться почти сразу после начала плавления металла (рис. 2, б).
Рис. 1. Изменение сварочного тока 1св, напряжения на участке электрод - электрод иЭЭ, усилия сжатия электродов Еэ, и осевого перемещения верхнего электрода № в процессе точечной сварки без выплесков: АМг6, 1,5 + 1,5 мм, ЕЭ = 6,2 кН, гСВ = 0,08 с
Такое влияние отклонений сварочного тока 1СВ и усилия сжатия электродов ЕЭ: на устойчивость процесса против образования выплесков является типичным для процессов точечной сварки деталей любых толщин из всех конструкционных сталей и сплавов. Это является следствием того, что увеличение сварочного тока 1СВ и уменьшение усилия сжатия электродов Е^ однозначно приводят к повышению жёсткости режимов сварки.
В результате проведенных исследований получило подтверждение и мнение о том, что образование выплеска не связано с шириной уплотняющего пояска. В частности свидетельством того, что возникновение выплеска не определяется сопротивлением уплотняющего пояска против его «прорыва» (его прочностью), как это считалось ранее, является, например, образование выплесков и при ширине уплотняющего пояска ЬП и 2,255, где 5 - толщина деталей, а также их отсутствие при ЬП и 0,25. Подтверждением того, что образование таких выплесков в основном происходит путем раскрытия зазора давлением расплавленного металла в ядре подтверждается и одновременным его выбросом по всему контуру уплотняющего пояска.
Секция «Сварка летательньш аппаратов и родственнее технологии»
Рис. 2. Моменты образования выплесков при сварке деталей из сплава АМг6, 2 + 2 мм, ЕСВ = 7,0 кН, С = 0,12 с (а, б) и стали 12Х18Н10Т, 1,5 + 1.5 мм, 1СВ = 6,8 кА, ЕСВ = 6,2 кН, гСВ = 0,34 с (с): а - 1СВ = 37 кА; б - 1СВ = 45 кА
Таким образом, можно считать достаточно обоснованным то, что конечный выплеск происходит вследствие раскрытия пояска давлением расплавленного металла в ядре при отклонения параметров термодеформационных процессов от оптимальных их значений.
Основные технологические рекомендации по уменьшению склонности процесса к образованию конечных выплесков заключаются в следующем:
1) конечный диаметр ядра dЯ не должен чрезмерно превышать минимально допускаемых его значений
^^Яткь
2) 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;
- размещением между деталями пластичных прокладок;
- программированием усилия сжатия электродов во время импульса сварочного тока;
Библиографическая ссылка
1. Орлов Б. Д., Чакалев А. А., Ю. В. Дмитриев и др. Технология и оборудование контактной сварки / под ред. Б. Д. Орлова. М. : Машиностроение, 1986. 352 с.
© Шпигоревская М. И., Шахматова В. А., 2013
