Автоматическая сварка, 2015, №11



2015 №11 (07)

2015 №11 (09)

---

Журнал «Автоматическая сварка», № 11, 2015, с. 66-69
 

Определение усилия, вызванного нагревом кольцевых изделий, при контактной стыковой сварке

А.В. Молтасов, К.В. Гущин, И.Н. Клочков, П.Н. Ткач, А.И. Тарасенко

ИЭС им. Е.О. Патона НАНУ. 03680, г. Киев-150, ул. Боженко, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
 
Реферат
При контактной стыковой сварке изделий замкнутой формы усилие, которое должна обеспечить сварочная машина для качественного формирования сварного соединения в твердой фазе, определяется не только усилием осадки, но и усилием, затрачиваемым на изгиб самой детали, а также усилием, вызванным нагревом шунтирующей части. Поэтому при выборе оборудования для сварки того или иного изделия замкнутой формы необходимо определить суммарное усилие, которое должна обеспечить сварочная машина. Проведены экспериментальные измерения температуры в различных характерных точках на конечной стадии процесса выполнения контактной стыковой сварки кольца из материала сталь 20 на машине К-724. Было установлено, что температура в шунтирующей части изменяется как по окружной, так и по радиальной координате. Поскольку определение силовых параметров контактной стыковой сварки основано на решении соответствующих задач теории упругости, необходимо задать температуру в виде непрерывной функции координат. При решении этих задач в полярных или цилиндрических координатах наиболее удобной для описания изменения температуры является четная часть ряда Фурье по окружной координате. Существующая методика описания температурного поля была усовершенствована таким образом, что при определении коэффициентов Фурье использовались не только экспериментальные данные, но и данные, полученные путем компьютерного моделирования. Это позволило использовать для описания температурного поля неограниченное количество членов аппроксимирующего ряда. На основании постулатов предложенной модели была получена функция общего вида, которая позволяет определить температуру в любой точке шунтирующей части при использовании неограниченного количества членов аппроксимирующего ряда. Приведено выражение для определения усилия, вызванного нагревом шунтирующей части. Проведен расчет силовых параметров контактной стыковой сварки пульсирующим оплавлением исследуемого кольца. В результате было установлено, что усилие, вызванное нагревом шунтирующей части, составило 9,1 % суммарного усилия, необходимого для качественного формирования соединения. Величина температурного усилия связана с величиной эквивалентного температурного перемещения. Расчетное значение этого перемещения, соответствующее предложенной модели, хорошо согласуется с результатами численного моделирования температурных перемещений в свариваемой заготовке. Библиогр. 11, табл. 1, рис. 3.
 
Ключевые слова: контактная стыковая сварка, кольцевые изделия, токи шунтирования, температурное поле, ряды Фурье, температурное усилие
 
Поступила в редакцию 11.02.2015
Подписано в печать 11.11.2015
 

1. Павличенко В.С. Контактная сварка изделий замкнутой формы. – М.: Машиностроение, 1964. – 114 с.
2. Кучук-Яценко С.И. Контактная стыковая сварка оплавлением. – Киев: Наук. думка, 1992. – 236 с.
3. Контактная стыковая сварка изделий из высокопрочных сплавов на основе алюминия / С.И. Кучук-Яценко, П.Н. Чвертко, Л.А. Семенов и др. // Автомат. сварка. – 2013. – № 7. – C. 3–7.
4. Гельман А.С. Технология контактной электросварки. – М.: Машгиз, 1952. – 324 с.
5. Кабанов Н.С. Сварка на контактных машинах. – М.: Высш. шк., 1973. – 255 с.
6. Влияние неравномерности нагрева на величину усилия осадки и время проковки при контактной стыковой сварке плоского кольца / А.В. Молтасов, С.М. Самотрясов, В.В. Кныш и др. // Автомат. сварка. – 2014. – № 10. – С. 13–16.
7. Карслоу Г., Егер. Д. Теплопроводность твердых тел. – М: Наука, 1964. – 488 с.
8. Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости / Пер. с англ. – М.: Глав. ред. физ.-мат. лит. изд-ва «Наука», 1975. – 576 с.
9. Боли Б., Уэйнер Дж. Теория температурных напряжений / Под ред. Э.И. Григолюка. – М.: Мир, 1964. – 518 с.
10. Чвертко П.Н., Молтасов А.В., Самотрясов С.М. Расчет усилия осадки при контактной стыковой сварке изделий замкнутой формы // Автомат. сварка. – 2014. – № 1. – С. 50–53.
11. Пат. 46820 Украина. Способ контактной стыковой сварки / С.И. Кучук-Яценко, В.А. Дидковский, М.В. Богорский и др. – Опубл. 17.06.2002.