Методика определения критерия образования качественных Т-образных соединений при контактной рельефной сварке с помощью математического моделирования

Abstract

Контактная рельефная сварка различных материалов и сплавов приобрела широкое распространение в разных отраслях машиностроительной промышленности благодаря высокой производительности процесса, техникоэкономическим показателям производства и обширному разнообразию типов сварных соединений. Несмотря на широкую распространенность, технологические процессы контактной рельефной сварки в производственных условиях не всегда способны обеспечить стабильно высокое качество сварных соединений. В связи с тем, что расчет параметров режима сварки проводят по универсальной методике, основанной на уравнении теплового баланса, отсутствуют рекомендательные параметры для разных типов соединений, что, как правило, приводит к завышению или занижению значений сварочного тока. Неверно определенные режимы контактной рельефной сварки приводят к появлению большого ряда дефектов Т-образных соединений. Одним из эффективных способов повышения качества сварных соединений, получаемых контактной рельефной сваркой, является математическое моделирование. Существующие математические модели процесса контактной рельефной сварки, как правило, обладают значительными приближениями в задании важных, с точки зрения цикла сварки, параметров режима, поэтому разработка модели, учитывающей их, является актуальной задачей. В статье рассматривается разработанная методика математического моделирования процесса контактной рельефной сварки Т-образных соединений с учетом фазового регулирования мощности тепловложения, которая используется для определения влияния энергетических параметров режима на характеристики перемещения подвижного электрода контактной сварочной машины. По результатам математического моделирования получены рекомендательные зависимости параметров режимов контактной рельефной сварки Т-образных соединений. Модель процесса контактной рельефной сварки Т-образных соединений реализована в программном продукте ANSYS. Адекватность разработанной методики математического моделирования подтверждена при помощи экспериментальных исследований процесса контактной рельефной сварки. Resistance projection welding of various materials and alloys has become widespread in various branches of the machine-building industry due to the high productivity of the process, technological and economic parameters of manufacture of manufacture and a wide diversity of types of welded joints. Despite its widespread use, technological processes of resistance projection welding in production conditions are not always able to provide consistently high quality of welded joints. Due to the fact that the calculation of welding operation parameters is carried out according to a universal methodology based on the heat balance equation, there are no recommended parameters for different types of joints, which, as a rule, leads to an overestimation or underestimation of welding current values. Incorrectly defined parameters of projection welding lead to the appearance of a large number of defects in T-shaped joints. Mathematical modeling is one of the effective ways to improve the quality of welded joints obtained by resistance projection welding. Existing mathematical models of the projection welding process, as a rule, have significant approximations in setting important parameters of the operation from the point of view of the welding cycle, therefore, the development of a model that takes them into account is an urgent task. The paper examines the developed method of mathematical modeling of projection welding process of T-shaped joints, taking into account the phase control of the heat input power, which is used to determine the influence of energy mode parameters on displacement characteristics of movable electrode of a contact welding machine. Based on the results of mathematical modeling, recommended dependences of the parameters of resistance projection welding modes of T-shaped joints have been obtained. The model of the resistance projection welding process of T-shaped joints is implemented in the ANSYS software product. The adequacy of the developed mathematical modeling methodology has been confirmed by experimental studies of the resistance projection welding process.