CC BY
51
Секция «Сварка летательньш аппаратов и родственнее технологии»
УДК 621.791.76
Е. С. Егорова Научный руководитель - А. Б. Мишуренко Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ПРОЦЕССА КОНТАКТНОЙ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ
Работа посвящена проблеме оптимизации режимов контактной точечной сварки и содержит методику определения устойчивости процесса с использованием критических значений параметров режима точечной сварки.
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. Для предотвращения образования не-проваров 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 в автоматическом режиме его параметры.
Склонность процесса формирования соединения к появлению выплеска наиболее часто оценивают по методикам, которые основаны на измерении критического диаметра ядра - dK", т. е. максимального диаметра ядра, который удается получить без выплеска за счет увеличения силы сварочного тока при неизменных остальных параметрах режима. При этом устойчивость процесса точечной сварки против образования выплесков предложено оценивать как непосредственно по величине критического диаметра ядра dкp, так и по параметрам от него производным. Например, по коэффициенту устойчивости процесса КТС против выплесков - КВ, показывающему запас устойчивости против выплесков только для режимов при которых образуется ядро минимально допустимого диаметра, для всех же остальных режимов этот коэффициент остается неизменным, несмотря на различие получаемых диаметров ядра.
Существует методика оценки устойчивости процесса КТС, которая позволяет по измеренным значениям критического и номинального диаметров ядра оценить устойчивость процесса сварки на номинальном режиме не только против выплесков, но и против непроваров [1]. Ведь по существу как критический dKP, так и минимально допустимый dm диаметры ядра, меньше которого уже наблюдается частичный непровар, относительно номинального его диаметра do являются критическими: первый - с точки зрения образования выплесков, второй - непроваров. Разности ^КР - d0) и - dm) показывают абсолютные значения диапазонов допустимых отклонений реально полученных номинальных диаметров ядра d0 до образования выплеска и непровара, поэтому их можно использовать в качестве показателей, которые в совокупности позволяют комплексно оценить устойчивость процесса КТС.
Для практических сравнений между собой устойчивости разных процессов сварки деталей против об-
разования выплесков и непроваров указанные диапазоны возможных отклонений диаметров ядра удобнее выражать в относительных единицах, в частности, в процентах от номинального значения диаметра ядра:
(
квд "
кнд =
dК
Л
--1
- "
d,
100 %,
100 %,
0
где КВд, Кнд - коэффициенты устойчивости конкретного процесса КТС против образования, соответственно, выплесков и непроваров, определенные по критическим значениям диаметра ядра. Данная методика позволяет комплексно оценить процесс на любом режиме относительно его критических состояний, но требует изготовления макрошлифов сварных соединений и не может быть применена для создания автоматической системы управления технологическим процессом сварки.
Этот недостаток можно устранить если при оценке устойчивости процессов КТС воспользоваться такими их свойствами как подобие и монотонность. В этом случае в методиках оценки устойчивости процессов КТС представляется возможным использовать не сами измеренные значения диаметров ядра, а параметры режима, имеющие с ними достаточно высокую степень корреляции.
К таким параметрам режимов в первую очередь следует отнести силу сварочного тока /СВ, усилие сжатия электродов ¥Э и время сварки /СВ. При сварке на режимах, которые близки к оптимальным их значениям, изменение любого из параметров режима часто приводит к пропорциональному изменению диаметра ядра. При этом любому номинальному диаметру ядра d0, а также любым критическим dКp и минимальным dm его значениям соответствуют номинальные /0, /0, а также критические /КР, /КР, ^КР и минимальные 1т, т ¥т значения каждого изменяемого параметра режима сварки (при неизменных значениях остальных), превышение которых приводит к образованию выплесков и непроваров. Эту зависимость между параметрами режимов КТС и диаметром ядра можно выразить аппроксимирующими функциями.
Аппроксимирующие функции должны достаточно точно отражать зависимости между диаметрами ядра и параметрами режимов сварки при их изменениях, и в то же время не должны быть громоздкими. Этим условиям вполне соответствуют, по крайней мере,
d
0
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
при отклонениях параметров режимов КТС в области близкой к их оптимальным значениям, степенные функции:
КНС -
1 -
(р ^ * т
V р0 У
100 %.
V 10 У
Л 12
V '0 У
(P ^ V р0 У
где 1Х, 'х, - соответственно, ток, время сварки и усилие сжатия электродов, при которых образуется ядро диаметром с1х, п, т и * - показатели степени, определяемые по экспериментальным измерениям диаметров ядра и параметров режимов сварки [2].
Зависимости для определения коэффициентов устойчивости против выплесков и непроваров по критическим значениям параметров режима, аналогичные выражениям для определения КВД и КНД:
КВТ -
К ВВ -
КВС -
КНТ -
(Т V
1 КР
V 10 у
-1
т
V '0 у
-1
Г P ^ *
1 КР
V р0 у
1-
{т V
т
V10 У
-1
100 %,
100 %,
100 %,
100 %,
На практике значения коэффициентов, рассчитанные по приведенным зависимостям несколько различаются между собой и отличаются от реальных их значений (отклонения составляют 1-2 %, на неблагоприятных режимах не более 5-7 %). Это обусловлено как естественными случайными отклонениями измеренных параметров, так и определенной степенью неадекватности элементарных аппроксимирующих функций реальным значениям описываемых параметров.
При сварке на любых режимах наибольшая корреляционная зависимость наблюдается между изменениями диаметров ядра и сварочным током, следовательно, устойчивость процесса против выплесков и непроваров рациональнее определять по коэффициентам КВД и КНД.
Определения коэффициентов устойчивости по данной методике дает точную комплексную оценку этого показателя процесса, а наличие в сварочных машинах устройств для измерения и регулирования сварочного тока значительно облегчают автоматизацию технологического процесса сварки.
Библиографические ссылки
1. Кочергин К. А. Контактная сварка. Л. : Машиностроение, 1987.
2. Трифанов А. Г. Постановка задач оптимизации и численные методы ее решения.
к нв -
1-
(t ^ т т
V '0 У
100 %,
© Егорова Е. С., Мишуренко А. Б., 2011
й
й.
й
0
0
0
КР
УДК 621.791.763
В. В. Захаров Научный руководитель - С. Н. Козловский Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИН ОБРАЗОВАНИЯ ОСТАТОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ДЕТАЛЕЙ ПРИ КОНТАКТНОЙ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКЕ
Проведенные исследования позволили дополнить технологию точечной сварки мероприятиями, уменьшающими общие деформации свариваемых деталей. В их основе лежит применение способов КТС с обжатием периферийной зоны соединений.
В деталях, подвергаемых контактной точечной сварке, возникают остаточные общие и локальные деформации. Первые из них проявляются в виде общих искривлений и коробления деталей, а вторые - в виде кругового прогиба деталей в месте сварки и раскрытия зазора в нахлестке.
Одной из основных причин возникновения общих деформаций является относительное радиальное смещение электродов в плоскости деталей при сварке, направленное встречно, которое обусловлено различной деформацией упругих силовых элементов машины сварочным усилием (рис. 1).
До приложения сварочного усилия электрододер-жатели с электродами 2 и 3 расположены соосно (рис. 1, а). При сжатии свариваемых деталей 1 сварочным усилием РСВ (рис. 1, б) верхняя 4 и нижняя 5 консольные балки прогибаются на величину соответственно ДЭВг и ДЭНг. При этом изгиб консольных балок сопровождается поворотом осей электрододер-жателей вследствие чего рабочие поверхности верхнего 2 и нижнего 3 электродов смещаются в радиальном направлении на величину соответственно ДЭвЗг и ДЭНг.
