Разработка технологических мероприятий предотвращения непроваров при точечной контактной сварке

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 ,

где ёМ - минимально допускаемый диаметр ядра по ГОСТ 15878-79.

Следует отметить, что приведенные в таблице примеры определения коэффициента КВ не всегда корректны.

Секция «Сварка летательньш аппаратов и родственнее технологии»

Значения коэффициентов устойчивости для различных условий КТС

Параметры режима dя, мм Парамет] ры оценки процесса ТКС

№ п/п Материал деталей, толщина (мм) 1св, кА ^з, кН tсв, с Кв квд кнд

1 45 7,0 24,3 о

2 48 7,5 16,0 6,7

3 4 Сплав АМг6 (2,0) dМ = 7,0 50 53 10,5 0,12 7,9 8,5 1,24 10,1 2,4 11,4 17,6

5 54 8,7 о 19,5

6 55 7,3* - -

7 9,5 8,0 18.8 о

8 10,0 8,3 14.5 3,6

9 Сталь 08кп (2,5) 11,0 3,0 0,6 8,8 1,19 7.9 9,1

10 dм = 8,0 11,6 9,2 3.3 13,0

11 12,3 9,5 о 15,8

12 12,8 8,6* - -

13 6,8 6,0 23.3 о

14 7,4 6,5 13.8 7,7

15 16 Сталь 12Х18Н10Т (1,5) dм = 6,0 7,6 8,1 7,0 0,2 6,7 7,1 1,23 10.4 4.2 10.4 15.5

17 8,6 7,4 о 18,9

18 8,8 6,5*

Так, приведенные в табл. 1 режимы сварки обеспечивают получение значений диаметров ядра dЯ от минимально допустимого (режимы 1, 7 и 13) до критического (режимы 5, 11 и 17). Для деталей из одинаковых материалов режимы отличаются только сварочным током 1СВ (усилие сжатия электродов ¥з и время сварки /СВ остаются неизменными). Поскольку любой из этих режимов (кроме 6, 12 и 18) в принципе может быть номинальным, при котором получается заданный диаметр ядра й?0, методика должна позволять оценивать устойчивость каждого из них. Однако рассчитанный по зависимости (2) коэффициент КВ в действительности отражает запас устойчивости против выплесков только для режимов 1, 7 и 13, при которых образуется ядро минимально допустимого диаметра. Для всех же остальных режимов этот коэффициент остается неизменным, несмотря на различие получаемых диаметров ядра.

В связи с изложенным выше разработана методика оценки устойчивости процесса контактной точечной сварки, которая позволяет по измеренным значениям критического и номинального диаметров ядра оценить устойчивость процесса сварки на номинальном режиме не только против выплесков, но и против не-проваров. Ведь по существу как критический а?КР, так и минимально допустимый dМ диаметры ядра, меньше которого уже частичный непровар, относительно номинального его диаметра dо оба являются критическими: первый - с точки зрения образования выплесков, второй - непроваров. Разности (<з?КР - а?0) и (<з?0 -dМ) 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 контактной точечной сварки на конкретном режиме против образования выплесков и непроваров. Для практических сравнений между собой устойчивости против образования выплесков и непроваров разных процессов сварки деталей, которые, например, различаются толщиной, указанные диапазоны возможных отклонений диаметров ядра удобнее выражать в относительных единицах, в частности, в процентах от номинального значения диаметра ядра

(

квд -

КНД -

dK

Л

--1

•100%

Л

1 —

•100%.

о у

где КВд, КНд - коэффициенты устойчивости конкретного процесса ТКС против образования, соответственно, выплесков и непроваров, определенные по критическим значениям диаметра ядра.

Приведенные в таблице значения КВд и КНд свидетельствуют о том, что данная методика позволяет комплексно оценить процесс на любом режиме относительно его критических состояний. Количественно они показывают, на сколько процентов допустимо отклонение диаметра от его номинального значения до образования выплеска или непровара.

Результаты определения коэффициентов устойчивости по описанным методикам, приведенные выше и в таблице, показывают, что их значения близки и комплексно характеризуют этот показатель процесса.

© Орешенко П. Ю., Лецковник А. В., 2012