Исследование деформирования и проскальзывания проволоки при ее электроконтактактной приварке к цилиндрическим поверхностям

5. область основного изображения (средняя часть экрана) - используется для отображения мнемосхем процесса, графиков, технологических и аварийных сообщений.

Все видеокадры компьютерного тренажера доступны оператору через базовый видеокадр. Базовый видеокадр со всеми элементами управления и визуализации всегда присутствует на экране.

В зависимости от управляемого технологического процесса видоизменяется область основного изображения, остальные области экрана остаются практически без изменений.

Для отображения информации на мнемосхемах применены типовые динамические элементы, показывающие текущее значение контролируемого параметра и состояние оборудования.

Технологический параметр отображается в основном поле вывода, которое состоит из 3 частей. В левой части поля указывается обозначение измеряемого параметра, в средней части - его текущее значение, в правой части - единицы измерения параметра. Так же при нажатии левой кнопки мыши на поле вывода, всплывает окно с его регламентными значениями. При нажатии правой кнопки мыши на поле вывода, всплывает тренд данного параметра. В случае отказа канала измерения фон текущего значения технологического параметра мигает красным цветом.

Разрабатываемый компьютерный тренажер повысит уровень и качество подготовки персонала и поможет отработать действия при нештатных ситуациях. Использование тренажеров на промышленных предприятиях в настоящее время становится правилом.

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМИРОВАНИЯ И ПРОСКАЛЬЗЫВАНИЯ ПРОВОЛОКИ ПРИ ЕЕ ЭЛЕКТРОКОНТАКТАКТНОЙ ПРИВАРКЕ К

ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ ПОВЕРХНОСТЯМ Латыпов Рашит Абдулхакович, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Технологии и оборудование металлургических процессов» Латыпова Гюльнара Рашитовна, ст. преподаватель кафедры «Технологии и оборудование металлургических процессов» Московский государственный машиностроительный университет

Булычев Всеволод Валериевич, д.т.н., доцент, профессор кафедры

«Технологии сварки», Калужский филиал МГТУ им. Н.Э. Баумана

Выявлены основные особенности деформирования и проскальзывания привариваемой проволоки по цилиндрической поверхности. Показано, что осаживание проволоки сопровождается ее проскальзыванием по поверхности детали в поперечном и осевом направлениях. Экспериментально исследовано влияние на осевое деформирование проволоки диаметров роликового электрода и детали.

Электроконтактная приварка проволоки сопровождается ее пластическим деформированием и, вызванным этим относительным проскальзыванием между привариваемым и основным металлами. Возникновение в зоне образования соединения тангенциальных напряжений и перемещений позволяет повысить прочность соединения, снизить вводимую тепловую мощность [1-3]. В представленной статье выполнено исследование деформирования и проскальзывания проволоки при ее электроконтактной приварке к цилиндрической поверхности.

При осадке проволоки ее скольжение по поверхности детали осуществляется как в поперечных, так и в осевом направлениях [4].

Суммарное перемещение 5пр проволоки 1 относительно поверхности 2 в

произвольной точке А будет состоять из осевой составляющей

§пр =Ф>

Исследование особенностей

5о

и поперечной

5п

. 2+52

ос п

пластического 5

течения

осаживаемой

п исследовали на цилиндрических 14 мм. Использование для

проволоки в поперечном направлении

свинцовых моделях диаметром ^м _ экспериментальных исследований образцов обусловлено малыми диаметрами проволок (1,2...2,0 мм), используемых для электроконтактной приварке, и вызванной этим целесообразностью повышения точности замеров геометрических параметров поперечного сечения деформированного объема металла.

г 1 2

Рис.1. Схема деформирования проволоки при электроконтактной

приварке

Возможность применения цилиндрических образцов вместо проволок вызвано одинаковым характером течения металла при его деформировании независимо от абсолютных размеров деформируемого образца [5,6]. Возможность применения при изготовлении образцов свинца вместо стали обусловлена близостью его механических свойств свойствам стали при

высоких температурах. Применение свинцовых моделей дало возможность отказаться от применения прессового оборудования.

Очевидно, что площадь поперечного сечения деформированного в радиальном направлении цилиндрического образца зависит от степени его деформирования в осевом направлении. Вместе с тем, геометрическая форма боковых кромок осаженной проволоки определяется только величиной ее радиальной деформации и не зависит от величины осевой деформации [5]. На основании этого исследование формы боковых кромок осаживаемой проволоки было проведено посредством осадки моделей между плоскими плитами. Деформирование моделей между двумя параллельными плитами осуществляли на приспособлении с винтовым силовым приводом. Длина зоны деформации моделей составила 18 мм. Осадку моделей 8 осуществляли в интервале 20...80 % и рассчитывали по зависимости

Р - К

Рм

Км _

где ™ - высота осаженной модели.

На торцы моделей наносили координатную сетку (рис.2,а).

А

а)

8

Рис.2. Сечение деформированной свинцовой модели: а) 8 = 0; б) 8 = 0,4

После деформирования моделей производили замеры геометрических параметров их поперечных сечений и искажений первоначальной координатной сетки.

При каждом значении осадки величину поперечного скольжения рассчитывали по выражению

5П = 0,5

ь ~ т

где к - ширина контакта между моделью и плитой; к - длина дуги

Ь

недеформированной модели, образующей контакт шириной к .

Множитель 0,5 в правой части выражения (3) учитывает разнонаправленное растекание проволоки относительно оси АВ (рис.2,б).

Длину дуги Тк рассчитывали по зависимостям

и =

к

2п

Им

,

_ . 2ЫсИс а = 2агсвт-

°м ,

где а - угол, образующий дугу и; - количество ячеек координатной

сетки, образующих на деформированной модели контакт шириной Ьк; -размер ячейки координатной сетки недеформированной модели.

Осмотр деформированных моделей показал, что в диапазоне изменения

осадки 8 =0,4.. .0,7 ширина контакта формируется из дуги длиной

*

ик к 0,3пИм .

При 8 < 0,4-А5 контакт формируется преимущественно за счет осадки образца без проскальзывания по поверхности опорной плиты, что

I* к Ь

позволяет принять к ~ к. При дальнейшем деформировании образца

Ь

увеличение контакта к происходит преимущественно за счет растекания

I

поверхности образца длиной к. Учитывая вышеизложенное, величину

поперечного скольжения деформированной проволоки при 8 -0,4 рассчитывали по зависимости

5П = 0,5

й

где пр - диаметр проволоки.

Ь

Ширину контакта к находили по зависимости [7]

Ьк .^

о

где х - осевая деформация проволоки. Подставляя (8) в (7), получили

5п к пйпр

Следует отметить, что в центре контакта, из-за симметрии растекания, скольжение отсутствует. Это ограничивает влияние поперечного проскальзывания на прочность образующегося соединения между привариваемой проволокой и основным металлом.

с

Осевое проскальзывание °оспри приварке единичной площадки составит

Сос = 8хтпр ,

т,р = Шд Ид

пр

I п

где т - длина единичном площадки приваренного металла; д - частота

О *

вращения детали; д - диаметр детали; пр - продолжительность импульса

тока приварки; - продолжительность паузы между импульсами тока приварки.

Длину 1т вычисляли по зависимости [5]

1т =7 0,02 Яэ Яд йПр 6с/

Осевое деформирование х находили экспериментальным путем посредством приварки фиксированного отрезка проволоки Ьпр и замера

длины полученного валика приваренного металла Ьв

Ь - Ь

6 = в пр

Ь"р .

Измерения длины полученного валика приваренного металла Ьв осуществляли гибким метром с точностью до одного миллиметра (рис. 3). Таким образом, погрешность измерений не превышала 1%.

Рис. 3. Измерение длины валика приваренного металла

Для определения зависимости осевой деформации привариваемой проволоки от степени ее осадки к образцам из стали 40Х диаметром 45 мм одним роликовым электродом приваривали проволоку Св-08Г2С диаметром 1,6 мм. Диаметр роликового электрода составлял 180 мм. Режимы электроконтактной приварки подбирали из условия достижения требуемой осадки проволоки. После приварки измеряли длину валика

Ь

Ь

приваренного металла пр и рассчитывали х по формуле (13). Эксперименты показали (рис.4), что зависимость осевой деформации от осадки носит явно выраженный нелинейный характер. До осадки 6 =60...70 % наблюдается интенсивный прирост осевой деформации, которая

достигает значений 6 =40 . 45 %. При дальнейшем повышении осадки прирост осевой деформации резко снижается, достигая при 6 =70...80 % 6 50

значений х ~ %. При в < 60...70 % экспериментальные данные достаточно хорошо описываются зависимостью

е„ =

100

8х %

80 60 40

20

0 20 40 60 80 ,8 % Рис.4. Зависимость осевой деформации от осадки проволоки: 1 -экспериментальные данные; 2 - расчеты по эмпирической зависимости

Для исследования влияния диаметра детали на осевую деформацию к образцам из стали 45 диаметром от 40 до 160 мм приваривали проволоку Нп-30ХГСА диаметром 1,6 мм [9]. Радиус роликового электрода составлял

п =

э 100 мм. В зависимости от диаметра образца силу тока приварки

/ = 5,0...12,0 .

меняли в диапазоне пр кА, продолжительность импульсов тока

гт = 0,06...0,14 60 п.

составляла пр с, обеспечивая постоянную осадку ь ~ %.

Эксперименты показали снижение осевой деформации (£х) от 40% (при

приварке к образцам диаметром 40 мм) до £х =15-20 % (при диаметре образцов 140...150 мм) (рис.5).

ОЛ,

0,35 0,3 0,25 0.2

0,15 0.1

ч

ч.

4 %

40 60

120 КО

Рис.5. Зависимость осевой деформации проволоки от диаметра детали при радиусе электрода Пэ =100 мм

2