УДК 621.791.4
О.О. Новомлинець, канд. техн. наук
С.В. Олексієнко, канд. техн. наук
І.В. Завальна, аспірант
Чернігівський національний технологічний університет, м. Чернігів, Україна
Є.В. Половецький, канд. техн. наук
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України, м. Київ, Україна
Прецизійне електроконтакТне точкове зварювання металевих матеріалів
О.А. Новомлинец, канд. техн. наук
С.В. Олексиенко, канд. техн. наук
И.В. Завальная, аспирант
Черниговский национальный технологический университет, г. Чернигов, Украина
Е.В. Половецкий, канд. техн. наук
Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины, г. Киев, Украина
ПРЕЦИЗИОННая ЭЛЕКТРОКОНТАКТНАЯ ТОЧЕЧНАЯ СВАРКА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Oleh Novomlynets, PhD in Technical Sciences
Serhii Oleksiienko, PhD in Technical Sciences
Іryna Zavalna, PhD student
Chernihiv National Technological University, Chernihiv, Ukraine
Yevhen Polovetskyi, PhD in Technical Sciences
Paton Electric Welding Institute of NAS of Ukraine, Kyiv, Ukraine
high-precision electrocontact spot welding of metallic materials
Проведено аналіз наявних способів зниження рівня пластичної деформації основних матеріалів при електроконтактному точковому зварюванні. Показано, що найбільш ефективним засобом зниження рівня деформації є локалізація теплової енергії у вузькій приконтактній зоні. Встановлено, що доцільним при цьому є використання багатошарових прошарків зі зварювального матеріалу.
Ключові слова: електроконтактне точкове зварювання, пластична деформація, багатошарові прошарки, локалізація теплової енергії.
Проведен анализ существующих способов снижения уровня пластической деформации основных материалов при электроконтактной точечной сварке. Показано, что наиболее эффективным средством снижения уровня деформации является локализация тепловой энергии в узкой приконтактной зоне. Установлено, что целесообразным при этом есть использование многослойных прослоек из сварочного материала.
Ключевые слова: электроконтактная точечная сварка, пластическая деформация, многослойные прослойки, локализация тепловой энергии.
The analysis of current methods of reduction of level of plastic strain of basic materials during the electrocontact spot welding was carried out. The localization of thermal energy in the narrow surface-contact zone for the most effective reduction of the level of plastic strain was shown. Expediency of the use of the laminated layers which are made of the welded material was established.
Key words: electrocontact spot welding, plastic strain, laminated layers, localization of thermal energy.
Постановка проблеми. Деформація має вирішальне значення при виробництві виробів найбільш розповсюдженим способом зварювання тиском – електроконтактним точковим зварюванням, яке супроводжується деформацією у стику (вм’ятини у точці), що досягає 20 % товщини деталі. Це призводить до зниження площі перерізу зварного з’єднання та, як наслідок, зменшення його міцності. Є багато способів зниження зварювальних деформацій при електроконтактному точковому зварюванні, які потребують застосування допоміжного обладнання або негативно впливають на властивості та структуру зварного з’єднання. На сьогодні сучасна теорія фізико-хімічних основ зварювання тиском не може повною мірою визначити безпосередніх критеріїв технологій зварювання з мінімальним рівнем пластичної деформації. Тому пошук нових ефективних засобів для прецизійного електроконтактного точкового зварювання є актуальним.
Метою цієї роботи є аналіз наявних способів зниження рівня пластичної деформації при електроконтактному точковому зварюванні металевих матеріалів та пошук найбільш ефективних засобів для прецизійного електроконтактного зварювання.
Аналіз останніх досліджень і публікацій. Прецизійне електроконтактне зварювання – це різновид електроконтактного зварювання, коли з’єднання утворюється із залишковою пластичною деформацією, що не перевищує 2 % товщини деталі. Є багато способів зниження зварювальних деформацій при електроконтактному точковому зварюванні [1–9]. Найбільш розповсюдженим є багатоімпульсне зварювання, яке потребує виконання трьох умов [3; 4]:
- процес стискання деталей необхідно вести з критичною швидкістю – без деформаційного зміцнення приконтактного шорсткого шару та, в ідеалі, з його розплавленням;
- зварювання слід вести з мінімальним проплавленням, що забезпечує локальність нагріву в межах до 0,25 товщини деталей, що зварюються, для чого необхідно локалізувати тепловиділення тільки на опорі контакту між деталями;
- для збереження високої швидкості зварювання середня гомологічна температура в контакті має бути не менше 0,9.
Рис. 1. Залежність проміжку між деталями і розміру ядра точки від величини деформації при класичному (1) і прецизійному (2) контактному зварюванні ля забезпечення концентрованого нагрі
При малому об’ємі розплавленого металу різко скорочується теплове розширення в контакті деталь-деталь і зникає головна причина утворення проміжку між деталями. При малому об’ємі литого ядра різко зменшуються усадкові явища.
Для запобігання виплеску, внаслідок зниження зусилля стискання і збільшення тепловиділення в контакті, енергію подають дозованими імпульсами, при цьому їх число має бути достатнім для того, щоб отримати надійне мінімально допустиме проплавлення (рис. 1).
У разі необхідності зменшення вм’ятин від електродів з однієї сторони зварного виробу також використовується один із прийомів безслідного зварювання: збільшення робочої поверхні одного з електродів, зварювання на пласкому електроді, введення проміжної пластини з мідних сплавів між одним з електродів і деталлю та інші способи. При цьому щільність струму, необхідна для забезпечення концентрованого нагріву, створюється другим електродом з робочою поверхнею нормального розміру [1; 2].
Додаткове кільцеве обтискання деталей (рис. 2) навколо електродів сприяє перешкоджанню деформації металу в зазор між двома деталями [4].
Рис. 2. Схема обтискання деталей при прецизійному електроконтактному зварюванні
Цей метод є досить ефективним, однак потребує удосконалення з метою підвищення стійкості електрода до забруднення, а також створення надійних і компактних універсальних електродних пристроїв для кільцевого обтискання точок.
Оскільки процес пластичної деформації нерозривно пов’язаний з процесом нагріву, то для обмеження впливу нагріву можна використати тепловий екран (рис. 3), який забезпечить зменшення тепловідводу в зоні електрод-деталь [3; 4].
Наукова бібліотека ЧНТУ © 2012