Введение 3
1 Сущность процесса контактной сварки 5
1.1 Контактная сварка 5
1.2 Анализ параметров контактной сварки 14
1.3 Анализ публикаций по теме 17
1.4 Анализ англоязычных источников 26
1.5 Патентный поиск 43
2 Планирование эксперимента 51
2.1 Методика проведения эксперимента по измерению усилия прижатия при точечной контактной сварке 51
2.2 Составление тарировочного графика 57
2.3 Методика проведения эксперимента 57
3 Экспериментальная часть 61
3.1 Проведение эксперимента 61
4 Обработка результатов эксперимента 71
4.1 Визуально измерительный контроль образцов 71
4.2 Испытание образцов на прочность 78
4.3 Анализ полученных данных 96
Заключение 101
Список используемой литературы и источников 103
Контактная сварка — один из распространенных способов получения неразъемных соединений. Этот вид сварки быстро развивается и постоянно совершенствуется, может применяться для сварки разнообразных конструкционных материалов разных толщин и сечений. В настоящее время с помощью контактной сварки выполняется около 40% всех сварных соединений. Контактная сварка является неотъемлемой частью производства в автомобильной промышленности, электронике, а также может использоваться для сварки трубопроводов [1].
В процессе контактной сварки, влияние на полученное сварное соединение оказывают несколько параметров. Основными параметрами является величина тока сварки, время сварки и усилие прижатия деталей. Очевидно, что усилие прижатия оказывает влияние на сопротивление в месте контакта свариваемых деталей. Однако в литературе встречается информация о том, что при увеличении усилия сжатия, при условии сохранения размеров ядра неизменными, прочность полученного соединения возрастает. В данной работе внимание будет акцентировано на усилии прижатия. Необходимо определить влияние усилия прижатия на прочность сварного соединения. Будет ли повышаться качество сварного соединения линейно или только до определенного момента, а потом спадать. Предполагается, что увеличение усилия сжатия электродов в определенный приведет к снижению сопротивления в зоне контакта деталь-электрод.
Актуальность данной темы обусловлена возможностью оптимизировать существующие процессы на производствах, использующих контактную сварку. Возможно, результаты данной магистерской диссертации позволят улучшить качество сварного соединения при контактной сварке за счет варьирования усилия сжатия электродов. Позволит определить предельные допустимые значения усилия сжатия, а также компенсировать недостаточную мощность оборудования. Например, подобрать необходимое усилие прижатия при невозможности сварочного оборудования обеспечить необходимую силу сварочного тока или время протекания тока без ущерба для прочности соединения. Таким образом можно снизить количество брака на производстве, а также избежать покупки нового дорогостоящего оборудования, что принесет значительную финансовую выгоду производителям в нынешней непростой экономической ситуации как в России, так и во всем мире.
Для этого необходимо проанализировать статьи из научно-технических журналов по тематике контактной сварки. Поскольку в них могут быть представлены инновационные устройства и новейшие исследования в области контактной точечной сварки, еще не получившие огласку в книгах и учебниках по сварке. Также необходимо проанализировать формулу Джоуля- Ленца, так как она описывает количество теплоты в месте сварки и представляет необходимые параметры сварки для качественного проплавления металла. Изучить статьи зарубежных авторов на предмет исследований в данной области. Изучить существующие патенты в области контактной сварки и усилия сжатия электродов, в частности.
Для получения практических результатов, подтверждающих либо опровергающих выдвинутую теорию, необходимо спланировать, а затем провести эксперимент. В ходе которого нужно произвести сварку нескольких образцов с разным усилием сжатия электродов, а после испытать образцы на прочность с помощью разрывной машины.
Цель работы - определение влияния усилия сжатия электродов на прочность сварного соединения.
Целью данной магистерской диссертации было определение влияния усилия сжатия электродов на прочность сварного соединения. В ходе работы была изучена литература по контактной сварке. Изучены научные статьи отечественных и зарубежных авторов, касающиеся контактной сварки и в особенности связанные с исследованиями в области усилия сжатия и приводов сжатия. Также произведен поиск патентов в России и за рубежом на сварочное оборудование и способы сварки, которые могли бы прояснить вопрос об усилии сжатия.
Так как в существующих источниках не была найдена конкретная информация о влиянии усилия сжатия, в ходе выполнения магистерской диссертации был спланирован и проведен практический эксперимент. В ходе которого было подготовлено и сварено 7 образцов из стали с разными усилиями сжатия. Образцы были испытаны на прочность на разрывной машине.
В результате были получены данные, что наибольшей прочностью обладает образец, сваренный при наименьшем усилии сжатия. Дальнейшее увеличение усилия привело к снижению прочности образцов.
Таким образом, было практически доказано, что увеличение усилия сжатия выше необходимого уровня приводит к ухудшению прочностных характеристик сварного соединения. Результаты можно считать достоверными, поскольку наибольшая прочность сваренных образцов соответствует теоретическим значениям.
Таким образом, результаты данной магистерской диссертации могут использоваться на сварочных производствах для получения наиболее прочных соединений и снижения количества брака. Точная настройка параметров оборудования, в некоторых случаях, может позволить получать достаточно прочные по свойствам соединения без закупки более мощного оборудования. Это безусловно окажет положительный экономический эффект, что немаловажно в нынешней непростой экономической ситуации. Также данное исследование позволит в некоторых случаях сократить количество сварных точек на изделие без потери итоговой прочности, что ускорит производительность труда, увеличит объем выпускаемой продукции, а также снизит энергозатраты. Для автомобильной промышленности это имеет особое значение, так как при сварке кузова производится несколько тысяч сварных точек.
Задачи, поставленные в начале обучения по программе магистратуры при планировании магистерской диссертации выполнены. Литература (книги, учебники, научные статьи, патенты) по контактной сварке и усилии прижатия при сварке изучены, спланирован и впоследствии проведен эксперимент, данные, полученные в ходе эксперимента проанализированы. Выводы представлены в магистерской диссертации.
Цель достигнута - влияние усилия прижатия при контактной сварке на прочность сварного соединения установлено.
