CC BY
45
УДК 621.791.763
ОБРАЗОВАНИЕ ВЫПЛЕСКОВ ПРИ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКЕ
*
О. Р. Лузанов , В. М. Кураш 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: [email protected]
Рассмотрены основные виды выплесков, выявлены причины их образования. Определены основные технологические рекомендации по уменьшению склонности процесса к образованию выплесков.
Ключевые слова: контактная точечная сварка, выплеск, внутренние конечные выплески. EDUCATION OF SPRAYING AT SPOT WELDING
O. R. Luzanov*, V. M. Kurash Scientific Supervisor - E. G. Yashmetov
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
*E-mail: [email protected]
The main types of splashes are considered, the reasons for their formation are revealed. The main technological recommendations for reducing the propensity of the process to generate splashes are determined.
Keywords: contact spot welding, splash, internal final splashes.
В контактной точечной сварке (КТС) существует два основных вида выплесков:
- начальные, которые образуются в начале процесса нагрева до расплавления металла в контакте деталь-деталь;
- конечные, которые образуются в период времени от начала плавления металла в свариваемом контакте до окончания импульса сварочного тока или же сразу после его окончания.
Каждый из видов выплесков при КТС в свою очередь разделяется:
- на внутренние, при которых расплавленный металл выбрасывается в зазор между свариваемыми деталями;
- внешние выплески, при которых расплавленный металл выбрасывается вне деталей из контакта электрод-деталь.
Внутренние конечные выплески по причинам и механизму их образования также рационально разделить на конченые активные, при образовании которых давление в ядре в основном определяется термодеформационными процессами, протекающими в зоне формирования соединения и конечные пассивные, при образовании которых давление в ядре в основном определяется вдавливанием электродов в объём ядра [1].
Наиболее простым и исследованным является механизм образования начальных внутренних и внешних выплесков. Общепринятым можно считать то, что основной причиной, вызывающей их образование, является местный (локальный) перегрев металла в контактах электрод-деталь или деталь-деталь. Причинами возникновения этого вида выплесков могут являться: плохая подготовка поверхностей деталей или загрязнение рабочих поверхностей электродов, что приводит к резкому увеличению электрического сопротивления контактов из-за уменьшения их фактической площади, к увеличению электрического сопротивления контактов и плотности тока
Секция «Сварка летательньш аппаратов и родственнее технологии»
в них приводит также уменьшение их площади из-за перекосов электродов или деталей, либо коробления последних; чрезмерно быстрое нарастание сварочного тока, либо недостаточная скорость микропластических деформаций шероховатостей в контактах электрод-деталь или деталь-деталь из-за уменьшения усилия сжатия деталей вследствие большой инерционности подвижных частей привода сварочной машины, либо одновременное воздействие этих факторов. Существует априорное условие отсутствия начального выплеска, которое можно выразить следующей формулой
(^П-тт/4) Ос« ^ Га.
В практике точечной сварки до сих пор наиболее часто встречающимися и наиболее трудно устранимыми, являются конечные выплески [2]. Если конечные наружные выплески достаточно предсказуемы и в большей мере характерны для односторонней КТС или при чрезмерно большом проплавлении деталей, то конечные внутренние выплески до сих пор являются проблемой при разработке технологии КТС и практической сварке, особенно при сварке изделий ответственного назначения. Экспериментальными исследованиями и анализом процесса формирования соединения при КТС путём его моделирования по математическим моделям получили подтверждения данные о том, что образование выплеска не связано с шириной уплотняющего пояска, и о том, образование внутреннего конечного выплеска связано с раскрытием зазора в уплотняющем пояске, вызванным расширением металла. Чаще всего раскрытие зазора происходит в месте с наименьшими сжимающими напряжениями, сопровождаемое локальным выбросом расплавленного металла.
Основные технологические рекомендации по уменьшению склонности процесса к образованию этой разновидности конечного выплеска при традиционных способах точечной сварки можно свести к следующему:
- уменьшать конечный диаметр ядра dЯ до номинальных размеров;
- понижать давление металла в ядре РЯ и напряжения оСр в площади уплотняющего пояска применением технологических мероприятий, уменьшающих сопротивление пластической деформации металла в его области: уменьшением жёсткости режима сварки; использованием предварительного подогрева деталей отдельным или модулированным импульсом тока; размещением между деталями пластичных прокладок;
- при сварке на машинах переменного тока уменьшать тепловые пульсации в зоне формирования соединения, для чего применять режимы, близкие к полнофазному включению тока;
- увеличивать усилие сжатия электродов;
- искусственно перераспределять напряжения в площадях контактов электрод-деталь между центральной частью зоны сварки и ее периферией, например, применением специальных электродов с обжимными втулками.
Таким образом, можно считать достаточно обоснованным то, что такой вид выплесков происходит вследствие раскрытия пояска давлением расплавленного металла в ядре при отклонениях параметров термодеформационных процессов от оптимальных их значений.
Вместе с тем, известно, что внутренний конечный выплеск может образовываться при сварке на очень мягких режимах, как правило, электродами с плоской рабочей поверхностью в самом конце импульса тока или даже после его окончания, например, при приложении ковочного усилия. Основной причиной образования такого вида выплесков являются чрезмерно большие размеры ядра (его высоты ИЯ и диаметра dЯ). В этом случае твёрдый металл под электродами, в контуре Ьэ, вдавливается («проседает») чрезмерно и работает как мембрана, увеличивая давление РЯ расплавленного металла в ядре из-за сжатия деталей усилием Это же давление РЯ вне контура Ьэ стремится раздвинуть детали и раскрыть уплотняющий поясок. При определенных сочетаниях ИЯ, dЯ, ^э и РЯ происходит раскрытие пояска и выплеск. Предотвращаются эти выплески относительно просто. Иногда для этого достаточно скорректировать параметры режима сварки до значений, обеспечивающих оптимальные размеры ядра [3].
Вместе с тем, следует отметить, что, несмотря на возможность применения описанных выше технологических приемов уменьшения склонности процесса точечной сварки к образованию внутренних конечных выплесков, практика КТС показывает, что существующая технология традиционных способов точечной сварки не гарантирует отсутствие этого дефекта, что особенно
неприемлемо при изготовлении узлов изделий ответственного назначения. Это, в частности, обусловлено и тем, что традиционные способы точечной сварки без целенаправленного программирования параметров режимов, почти исчерпали свои технологические возможности по повышению устойчивости процесса формирования соединений против образования непроваров и выплесков.
Библиографические ссылки
1. Козловский С. Н. Основы теории и технологии программированных режимов контактной точечной сварки. Красноярск, 2006. С. 168-198.
2. Козловский С. Н., Яшметов Е. Г. Некоторые аспекты повышения устойчивости процесса точечной сварки против образования выплесков // Вестник СибГАУ. 2005. Вып. 3.
3. Шпигоревская М. И., Шахматова В. А., Козловский С. Н. Влияние технологических факторов точечной сварки на процесс образования конечного выплеска // Актуальные проблемы авиации и космонавтики.
© Лузанов О. Р., Кураш В. М., 2017
