CC BY
107
Секция «Сварка летательньш аппаратов и родственнее технологии»
УДК 621.791.763
П. Ю. Орешенко, А. В. Лецковник Научный руководитель - С. Н. Козловский Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИН ОБРАЗОВАНИЯ НЕПРОВАРОВ ПРИ ТОЧЕЧНОЙ КОНТАКТНОЙ СВАРКЕ
Показано, что основной проблемой предотвращения непроваров при ТКС является отсутствие методик, которые позволили бы оперативно оценивать устойчивость процесса сварки против их образования. Ее наличие позволило бы прогнозировать вероятность образования непроваров на стадии технологической подготовки производства или непосредственно в процессе сварки при изготовлении изделий и корректировать его параметры при практическом осуществлении технологии сварки конкретных изделий.
Непровары (см. рисунок) — это наиболее опасные и трудно выявляемые дефекты точечных сварных соединений, при котором размеры зоны взаимного расплавления деталей (при точечной сварке они определяется диаметром этой зоны й?3.в.р.) меньше требуемой в чертежах изделия, которую задают номинальным диаметром ядра dя. При нормальном точечном сварном соединении диаметр ^ЗВР. ~ йЯ (рисунок, а).
В большинстве же случаев практики точечной контактной сварки КТС они проявляются в виде уменьшения диаметра ядра расплавленного металла меньше минимально допустимого его значения йЯ < dЯmш. Такой непровар называют частичным непроваром. Частичный непровар может образовываться также при частичном сохранении окисной пленки или плакирующего слоя в контакте деталь - деталь (рис. 1, д). Непровар, при котором зона взаимного расплавления деталей вообще отсутствует (рис. 1, б), называют полным непроваром. Наиболее опасны же не-провары, при которых соединение образуется либо в твердой фазе по микрорельефам поверхности (рис. 1,
в), либо при полном сохранении оксидной пленки или плакирующего слоя (рисунок, е), которые препятствуют образованию общей зоны расплавленного металла. Такие непровары называют непроварами типа склейка.
Непровары типа склейка трудно выявить, они могут выдержать на срез иногда относительно большие статические нагрузки, но хрупко разрушаются при небольших нагрузках отрыва и знакопеременных нагрузках.
Непровары, показанные на рисунке д и е, характерны для сварки деталей из алюминиевых сплавов, которые имеют на поверхности прочные окисные пленки или плакирующий слой из чистого алюминия. Они при ТКС не расплавляются либо вследствие высокой температуры плавления, либо высокой тепло- и электропроводности.
Общей для всех условий ТКС причиной образования непроваров, является уменьшение тепловыделения в зоне сварки. В большинстве случаев это является следствием уменьшения плотности тока в зоне сварки, которое может происходить, например, из-за
а
dя
г
б
dзвp
Окисные пленки, плакировка
д
е
Виды непроваров: а - нормальное точечное соединение; б - отсутствие соединения (полный непровар); в - образование связей по отдельным микрорельефам (склейка); г - малый размер ядра < dЯном - частичный непровар); д - малый размер зоны взаимного расплавления №.В.Р. < dЯmin - частичный непровар); е - отсутствие зоны взаимного расплавления (склейка)
в
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
уменьшения силы импульса сварочного тока или же из-за увеличения площади контактов. Увеличение площади контактов, как правило, происходит при завышении уровня объемных пластических деформаций металла в зоне сварки, которое вызывается, например, увеличением усилия сжатия электродов, уменьшением ширины нахлестки или же чрезмерным разупрочнением металла. Другой причиной, так же приводящей к образованию непроваров, может быть уменьшение длительности импульса сварочного тока. Кроме того, при сварке деталей из алюминиевых сплавов причиной непровара может являться частичное или полное сохранение окисной пленки или плакирующего слоя в контакте деталь-деталь.
Основными мероприятиями, направленными на предупреждение непроваров являются повышение стабильности параметров сварочного оборудования и технологических факторов точечной сварки, а также удаление с поверхностей деталей тугоплавких оксидов и планирующего слоя. Вместе с тем в практике точечной сварки они имеют место.
При практическом осуществлении технологического процесса сварки параметры факторов, влияющих на формирование соединения, непрерывно изменяются. Для их изменений характерны как случайные, разовые отклонения в определенном диапазоне, так и закономерные. Например, к случайным изменениям параметров ТКС можно отнести отклонения электрических сопротивлений холодных контактов и зоны сварки в целом, силы сварочного тока из-за колебаний напряжения в сети, усилия сжатия деталей, шага меж-
ду точками и расстояний до кромки деталей и некоторые другие. Изменения же в процессе ТКС площадей рабочих поверхностей электродов из-за их износа при сварке сталей, электрического сопротивления контактов деталь-электрод из-за загрязнения рабочих поверхностей последних при сварке легких сплавов, силы сварочного тока из-за влияния магнитных масс и некоторые другие имеют вполне определенные закономерности. Поэтому, для предотвращения образования непроваров и выплесков важно не только правильно выбрать параметры режимов сварки и сварочное оборудование, но и иметь возможность оперативно оценивать устойчивость процесса формирования соединений, для того чтобы корректировать его параметры при практическом осуществлении технологии сварки конкретных изделий.
Выводы.
1. Основной проблемой предотвращения непрова-ров при КТС является отсутствие методик, которые позволили бы оперативно оценивать устойчивость процесса сварки против их образования.
2. Наличие такой методики позволило бы прогнозировать вероятность образования непроваров на стадии технологической подготовки производства или непосредственно в процессе сварки при изготовлении изделий и корректировать его параметры при практическом осуществлении технологии сварки конкретных изделий.
© Орешенко П. Ю., Лецковник А. В., 2012
УДК 621.791.763
П. Ю. Орешенко, А. В. Лецковник Научный руководитель - С. Н. Козловский Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ НЕПРОВАРОВ ПРИ ТОЧЕЧНОЙ КОНТАКТНОЙ СВАРКЕ
Разработаны методики, основанные на измерении критических значений диаметра ядра или параметров режима сварки, которые позволяют комплексно оценить устойчивость процесса контактной точечной сварки против образования выплесков и непроваров, а предложенные зависимости - выразить это количественно.
При практическом осуществлении точечной контактной сварки (ТКС) параметры факторов, влияющих на формирование соединения, непрерывно изменяются из-за воздействия как случайных, разовых, так и закономерных возмущающих факторов. Поэтому, для предотвращения образования непроваров и выплесков важно не только правильно выбрать параметры режимов сварки и сварочное оборудование, но и иметь возможность оперативно оценивать устойчивость процесса формирования соединений и корректировать его параметры при практическом осуществлении технологии сварки конкретных изделий.
Устойчивость процесса ТКС против образования конечных выплесков часто оценивают по методикам, которые основаны на измерении так называемого «критического диаметра ядра - ^КР», то есть макси-
мального диаметра ядра, который удается получить без выплеска за счет увеличения силы сварочного тока при неизменных остальных параметрах режима. При предложено оценивать как непосредственно по величине критического диаметра ядра - ёКР, так и по параметрам от него производным. Например, по значениям коэффициента КВ устойчивости процесса КТС против выплесков:
кв = dкр/dм , (2)
где ёМ - минимально допускаемый диаметр ядра по ГОСТ 15878-79.
Следует отметить, что приведенные в таблице примеры определения коэффициента КВ не всегда корректны.
