 |
Основы теории и технологии контактной точечной сварки
|
|
|
|
Монография
Красноярск 2005
УДК 621.791.763
ББК
К 59
Рецензенты:
Печатается по решению Редакционно – издательского совета университета
Козловский С.Н.
К 59 Основы теории и технологии контактной точечной сварки: Монография / С. Н. Козловский; СибГАУ. — Красноярск:, 2003. —??? с. ISBN
В монографии изложены основы теории и технологии контактной точечной сварки. Рассмотрены основные процессы, протекающие при контактной точечной сварке: деформирования свариваемых деталей при их сближении до соприкосновения; формирования механических и электрических контактов, электрической проводимости зоны сварки; нагрева металла в зоне сварки и методы количественной его оценки; объемные пластические деформация металла в зоне точечной сварки. Приведены математические модели основных термодеформационных процессов, протекающих в зоне сварки на стадии нагрева: равновесия силовой системы электрод–детали–электрод; теплового состояния зоны сварки; силового взаимодействия деталей в площади свариваемого контакта; пластической деформации металла в зоне точечной сварки. Описаны методики расчетного определения: размеров ядра и средних значений температуры в зоне сварки; среднего значения нормальных напряжений в площади контакта деталь–деталь; давления расплавленного металла в ядре; сопротивления пластической деформации металла в условиях формирования точечного соединения; определения степени и скорости пластической деформации металла в зоне сварки, его температуры; высоты уплотняющего пояска в свариваемом контакте. Описаны методики математического моделирования процессов формирования точечных сварных соединений. Показано изменение параметров основных термодеформационных процессов, протекающих в зоне сварки на стадии нагрева и влияние на них режимов сварки. Рассмотрены технологические аспекты повышения устойчивости процесса формирования точечных сварных соединений и их качества.
|
|
|
Монография предназначена для научных и инженерно-технических работников, занимающихся совершенствованием существующих и разработкой новых сварочных технологий контактной точечной сварки. Она может быть полезна аспирантам, студентам вузов и техникумов сварочных специальностей.
УДК 621.791.763
ББК
ISBN
© Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, 2005
© С.Н. Козловский
| ВВЕДЕНИЕ | ||||||||
| 1. Сущность и технологии традиционных способов контактной | ||||||||
| 1.1. | Двусторонняя точечная сварка, ее разновидности и основные параметры точечных сварных соединений | |||||||
| 1.2. | Основные технологические приемы контактной точечной сварки | |||||||
|
| 1.2.1. | Термодеформационные процессы, протекающие в зоне сварки и общая схема формирования точечного сварного соединения.... | ||||||
|
| 1.2.2. | Технологические приемы традиционных способов контактной точечной сварки | ||||||
|
| 1.2.3. | Контактная точеная сварка с обжатием периферийной зоны соединений | ||||||
| 1.3. | Параметры режимов — факторы регулирования процесса точечной сварки | |||||||
|
| 1.3.1 | Время сварки | ||||||
|
| 1.3.2 | Сила сварочного тока | ||||||
|
| 1.3.3 | Усилие сжатия электродов | ||||||
|
| 1.3.4 | Форма и размеры рабочих поверхностей электродов | ||||||
|
| 1.3.5 | Критерии подобия для определения режимов сварки | ||||||
| 2. Основные процессы, протекающие при контактной точечной | ||||||||
| 2.1 | Сближение свариваемых деталей | |||||||
|
| 2.1.1 | Деформирование свариваемых деталей при их сближении.. | ||||||
|
| 2.1.2. | Влияние деформирования деталей на усилие сжатия в свариваемом контакте
| ||||||
|
| 2.1.3. | Экспериментально-расчетный метод определения усилия | ||||||
| 2.2 | Формирование контактов при сжатии деталей электродами | |||||||
|
| 2.2.1 | Формирование механических контактов | ||||||
|
| 2.2.2 | Формирование электрических контактов | ||||||
| 2.3 | Электрическая проводимость зоны сварки | |||||||
|
| 2.3.1 | Электрические сопротивления контактов при точечной сварке | ||||||
|
| 2.3.2. | Электрические сопротивления собственно свариваемых | ||||||
|
| 2.3.3 | Общее электрические сопротивления зоны сварки | ||||||
| 2.4. | Нагрев металла в зоне сварки и методы количественной его | |||||||
|
| 2.4.1 | Источники теплоты в зоне формирования сварного соединения.. | ||||||
|
| 2.4.. | Температурное поле в зоне формирования соединения | ||||||
|
| 2.4.3 | Тепловой баланс в зоне сварки и расчет сварочного тока | ||||||
| 2.5. | Объемная пластическая деформация металла в зоне формировании точечного сварного соединения | |||||||
|
| 2.5.1. | Методики экспериментальных исследований макродеформаций металла в зоне сварки | ||||||
|
| 2.5.2. | Характер пластических деформаций металла в зоне сварки на стадии нагрева | ||||||
| 3. Математические модели основных термодеформационных | ||||||||
| 3.1. | Термодеформационное равновесие силовой системы электрод–детали–электрод при традиционных способах сварки | |||||||
| 3.2. | Термодеформационное равновесие силовой системы электрод– | |||||||
|
| 3.2.1 | Способ контактной точечной сварки с обжатием периферийной зоны соединений вне контура уплотняющего пояска | ||||||
|
| 3.2.2. | Математическая модель термодеформационного равновесия процесса контактной точечной сварки с обжатием периферийной зоны соединения | ||||||
| 3.3 | Оценка теплового состояния зоны сварки на стадии нагрева | |||||||
|
| 3.3.1. | Экспериментально-расчетный метод оценки теплового | ||||||
|
| 3.3.2. | Методики расчетного определения размеров ядра и средних значений температуры в зоне сварки
| ||||||
| 3.4. | Математические модели силового взаимодействия деталей в площади свариваемого контакта при формировании соединения | |||||||
|
| 3.4.1. | Методика расчета среднего значения нормальных напряжений в площади контакта деталь–деталь | ||||||
|
| 3.4.2. | Методика расчета давления расплавленного металла в ядре | ||||||
| 3.5. | Методики определения параметров термодеформационных | |||||||
|
| 3.5.1. | Сопротивление пластической деформации металла в условиях деформирования при повышенных температурах | ||||||
|
| 3.5.2. | Определение степени и скорости пластической деформации | ||||||
|
| 3.5.3. | Определение температуры металла в зоне пластических | ||||||
|
| 3.5.4. | Определение высоты уплотняющего пояска в свариваемом | ||||||
4. Математическое моделирование процессов формирования |
| |||||||
| 4.1. | Методики расчета изменения диаметра уплотняющего пояска в процессе контактной точечной сварки |
| ||||||
| 4.1.1. | Методика расчета изменения диаметра уплотняющего пояска при традиционных способах контактной точечной сварки |
| ||||||
| 4.1.2. | Методика расчета изменения диаметра уплотняющего пояска при точечной сварке с обжатием периферии соединения |
| ||||||
| 4.2 | Изменение термодеформационных процессов на стадии нагрева при традиционных способах точечной сварки |
| ||||||
| 4.2.1 | Изменение параметров термодеформационных процессов при традиционных способах точечной сварки |
| ||||||
| 4.2.2. | Особенности термодеформационных процессов при точечной сварке с обжатием периферийной зоны соединения |
| ||||||
| 4.2.3. | Влияние режимов сварки на параметры термодеформационных процессов, протекающих в зоне формирования соединения |
| ||||||
| 4.3. | Критерий оценки режимов контактной точечной сварки |
| ||||||
| 5. Технологические аспекты получения качественных сварных |
| |||||||
| 5.1. | Дефекты сварных соединений, причины и механизмы их |
| ||||||
| 5.1.1. | Непровары
|
| ||||||
| 5.1.2. | Выплески |
| ||||||
|
| Устойчивость процесса контактной точечной сварки |
| ||||||
|
|
|
| ||||||
| 5.3.1. | Методика определения устойчивости процесса точечной сварки |
| ||||||
| 5.3.2. | Регулирование устойчивости процесса точечной сварки |
| ||||||
| Глава 6. Программированные режимы традиционных способов точечной сварки |
| |||||||
| 7. Программированные режимы способов точечной сварки с обжатием периферийной зоны соединения |
| |||||||
ВВЕДЕНИЕ
Контактная точечная сварка (КТС) — это один из способов контактной сварки, который наиболее широко применяется в машиностроении, в особенности в массовом производстве. Так, например, в автомобилестроении около 70 % объема сварочных работ выполняется именно этим способом. Значительное применение КТС получила и в других отраслях: в тракторном и сельскохозяйственном машиностроении, при производстве пассажирских и товарных вагонов и других отраслях промышленности и строительства. Этому способствовали положительные особенности процесса КТС: незначительные остаточные деформации, высокая производительность, высокий уровень механизации и автоматизации, гибкость и универсальность технологического процесса, отсутствие вспомогательных сварочных материалов, высокая экологичность и культура производства.
Вместе с тем, описанных выше достоинств КТС становилось недостаточно по мере расширения использования КТС для получения неразъемных соединений в изделиях ответственного назначения из современных конструкционных материалов: низко- и среднелегированных, коррозионностойких, теплостойких и жаропрочных сталей и сплавов, алюминиевых, магниевых, титановых и других сплавов, например, в авиационной и космической промышленности, которые работают при повышенных температурах, в агрессивных средах, при динамических нагрузках. В этих случаях к качеству точечных сварных соединений предъявляются повышенные требования по надёжности и стабильности прочностных характеристик, уровню остаточных деформаций, а также, в ряде случаев, по гарантированному уровню надёжности полного отсутствия таких дефектов, как непровары и выплески.
Технологии традиционных способов КТС (к ним относят способы точечной сварки, при осуществлении которых детали сжимают токопроводящими электродами и в периоды сжатия, действия импульса тока и проковки соединений параметры режима сварки, как правило, не изменяют) к началу 70-х годов ХХ века достигли своего совершенства и практически исчерпали возможности своего развития. Они вполне удовлетворяли требованиям массового производства, но во многих случаях не могли обеспечить требуемый уровень качества при сварке изделий ответственного назначения. Поэтому в этот период и стали развиваться способы КТС с программированным изменением параметров режима (сварочного тока, усилия сжатия электродов) в период формирования соединений, которые позволяют управлять термодеформационными процессами, протекающими в зоне сварки. Они открывали новые возможности повышения качества получаемых точечных соединений.
|
|
|
|
|
|
