Ударная конденсаторная сварка стержневых и тонкостенных деталей с использованием магнитно-импульсного привода

• Автор: Нескоромный, Станислав Валерьевич
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 110 с. : ил.

Содержание

Введение

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования

1.1. Проблема получения соединений типа «корпусная деталь-стержень»

1.2. Импульсные методы сварки

1.2.1 Конденсаторная сварка

1.2.2 Технология приварки шпилек «CD Stud Welding»

1.2.3 Ударная конденсаторная сварка (УКС)

1.3 Выводы и постановка задачи

Глава 2. Экспериментальные исследования процесса ударной конденсаторной сварки с магнитно-импульсным приводом (УКС с МИП)
2.1 Принцип предложенного метода
2.2 Разработка экспериментального оборудования ударной
конденсаторной сварки с магнитно-импульсным приводом
2.3 Определение параметров, влияющих на качество сварного соединения
2.4 Оптимизация техпроцесса УКС с применением математических методов планирования эксперимента
2.5 Фоторегистрация процесса УКС
2.6 Выводы по главе
Глава 3. Теоретические исследования процесса ударной
конденсаторной сварки с магнитно-импульсным приводом
3.1 Анализ процессов УКС с МИП
3.2 Гипотеза образования сварного соединения
3.3 Условия формирования качественного соединения
3.4 Расчёт энергии взрыва выступа стержневого элемента
3.5 Требования, предъявляемые к параметрам процесса и оборудования
3.6 Выводы по главе

Глава 4. Проектные изыскания элементов оборудования и
электромагнитного инструмента
4.1 Разработка измерительного стенда
4.2 Исследование параметров разрядного контура генератора импульсных токов
4.3 Исследование и разработка инструмента
4.4 Результаты и выводы по главе
Глава 5. Разработка технологии ударной конденсаторной сварки соединений типа «корпусная деталь—стержень»
5.1 Методика выбора и расчета параметров техпроцесса и оборудования
5.2 Технология УКС с МИЛ соединений типа «корпусная деталь-стержень»
5.3 Рекомендации по разработке промышленного инструмента
5.4 Выводы по главе
Заключение
Список литературы
Приложения

Введение
Современные технологии присоединения крепежных деталей к основной части конструкции представляют собой достаточно трудоемкий процесс. Использование традиционных способов, таких, как ручная дуговая сварка на воздухе, в среде защитных газов и с флюсовыми кольцами, контактная сварка, а также комбинированные способы (изготовление наварыша, в котором сверлят отверстия и нарезают резьбу) не лишены недостатков. Низкое качество сварных соединений; ограниченная номенклатура свариваемых металлов; низкая прочность сварных соединений (ниже прочности основного металла), необходимость тщательной зачистки мест приварки, относительно низкая производительность и др. ограничивают применение их в промышленности.
Возможность деформации листового проката толщиной менее 4мм ограничивает использование большинства технологий при сварке стержневых деталей с тонкостенными конструкциями из цветных однородных и разнородных материалов.
Трудности соединения стержневых элементов с тонколистовыми связаны с теплофизическими свойствами цветных металлов и их сплавов.
В Донском государственном техническом университете на кафедре "Машины и автоматизация сварочного производства" было предложено использовать для приварки стержневых элементов к тонкостенным
корпусным деталям из цветных металлов и их сплавов энергию импульсных магнитных полей. Ударная конденсаторная сварка с магнитно-импульсным приводом (УКС с МИП) характеризуется сверхжесткими режимами обработки, сочетающими силовое и тепловое воздействие при разряде батареи конденсаторов на стыкуемые поверхности.
Перед автором была поставлена задача - разработать
высокопроизводительный технологический процесс стержневых элементов с тонкостенными из цветных однородных и разнородных металлов и сплавов, с использованием уникальных свойств динамического привода.
Целью работы является: разработка техпроцесса ударной

производили путём травления образцов в 25%-ном водном растворе аммиака. Окисную пленку, образующуюся в процессе травления, растворяли в 0,5%-ном растворе хлорного железа [53, 54].
Травление микроструктуры алюминиевых сплавов производили погружением шлифа в 0,5% раствор плавиковой кислоты.
Измерение микротвердости осуществляли на микротвердомере ПМТ-3. Алмазную пирамидку вдавливали в исследуемый материал под нагрузкой 1 Огр. и измеряли величину диагонали полученного отпечатка.
Металлографические исследования образцов полученных на рациональных режимах сварки показали, что граница на участках соединения характерна для высокоскоростной сварки металлов в твердой фазе, имеется чёткая линия раздела — зона ’"схватывания".
Микротвердость в зоне сварки повышена, что типично для классической магнитно-импульсной сварке (МИС) и сварке взрывом [3, 25].
Результаты испытаний на прочность, микроструктурный анализ соединений подтверждают гипотезу, возникающую из чисто физических соображений о сильной корреляции измеряемых величин.
Следовательно, качество соединения можно эффективно оценивать по результатам определения наиболее выразительной величины - усилия на отрыв, которая и будет принята за параметр оптимизации в дальнейших исследованиях процесса УКС.
2.4 Оптимизация техпроцесса УКС с применением математических методов планирования эксперимента
Проведенные постановочные активные эксперименты позволили с помощью математических методов планирования определить рациональные параметры режима ударной конденсаторной сварки.
Так как поставленная задача нахождения оптимальных режимов техпроцесса является экспериментальной, для её решения использовали метод крутого восхождения (МКВ) [5, 58, 67].