Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.abitu.ru/en2002/closed/viewwork.html?thesises=207 Дата изменения: Fri May 5 15:24:30 2006 Дата индексирования: Tue Oct 2 03:36:23 2012 Кодировка: koi8-r Поисковые слова: южная атлантическая аномалия

СВАРКА ДАВЛЕНИЕМ С ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИЕЙ
Константинов Максим Валерьевич

Россия, Тульская область, город Тула, Тульское общеобразовательное
муниципальное учреждение «Лицей ?1», 11 класс

Проблема
Интенсивный прогресс различных отраслей машиностроения, строительства,
космонавтики, акванавтики и др. обязаны быстрому развитию сварочных
операций.
Анализ существующих методов сварки и механизмов соединения
поверхностей при воздействии на деталь различных факторов позволил
установить, что при сварке давлением основными режимами являются давление,
температура, время воздействия и качество очищенной поверхности. Соединение
деталей холодной сваркой с использованием пластической деформации получило
распространение в машиностроении в тех случаях, когда не допустимы
воздействия на изделие высокой температуры, вибрации и импульсных нагрузок.
Из существующих методов холодной сварки с использованием пластической
деформации наибольшее распространение получила сварка «внахлестку» листовых
деталей, недостатком которой является низкая прочность сварного соединения
и искажение формы детали в результате большой пластической деформации ее
участков. При этом на прочность сварного шва влияет не только качество
сварки, но и толщина перемычки в опасном сечении, т.е. схватывание при
сварке наиболее прочное при максимальной степени деформации листов, но
тогда становится очень тонкой перемычка, соединяющая шов с деталью, и
наоборот. Таким образом, максимальная прочность сварного соединения
достигается при степени деформации, когда прочность соединения становиться
равной прочности перемычки. Практика показывает, что, например, для
технически чистого алюминия оптимальная прочность шва в 4 - 5 раз меньше,
чем прочность исходного листа, а для технического никеля это соотношение
равно 6 - 9 раз. В производстве требуется гораздо меньшее соотношение, так
как это позволяет уменьшить массу деталей и выбирать более дешевый
материал, поэтому работа, связанная с исследованием возможности повышения
прочности сварного соединения, является актуальной и необходима в
производствах различных отраслей промышленности.
Гипотеза
При сварке листовых деталей «внахлестку» пластической деформацией
большая ее часть (до 50%) бесполезна для формирования сварного соединения и
не влияет на его качество. Попытка сделать инструмент ступенчатым
увеличивает объем деформированного материала, что искажает форму детали при
незначительном увеличении прочности сварного соединения. Предполагаем, что
начальную стадию пластической деформации можно использовать для создания
конфигурации сварного шва существенно увеличивающую прочность сварного
соединения. Например, в указанный период пластической деформации можно
формообразовывать ребра, которые при дальнейшей деформировании будут
расположены в опасном сечении сварного шва, что повысит его прочность при
условии равенства усилий сварки и разрушения перемычки. Причем расположение
ребер относительно друг друга на противоположных поверхностях соединяемой
детали не повлияет на прочность сварного соединения.
Методы
Для решения поставленной задачи предварительно был проведен поиск и
анализ информационных источников, относящихся к тематике сварки давлением.
Выполнен деформационный и силовой анализ сварки листовых материалов
«внахлестку» с определением характера течения материала с возможностью
растяжения поверхностей соединения и разрушением окисных пленок. Проведены
испытания прочности сварного соединения алюминиевых шин на разрывной машине
Р-1 и герметичности капсул под действием внутреннего давления с помощью
компрессора и манометра. Определение оптимальной геометрии инструмента и
режимов деформирования осуществлялась с помощью твердотельного
моделирования в графической среде Solid Works 2001.
Исследования
Проведены исследования влияния нового способа сварки с пластической
деформацией на качество и прочность сварного соединения при герметизации
алюминиевых капсул с наполнителем и при соединении алюминиевых шин.
Расчетная часть работы базировалась на определении поверхности сечения,
проходящего через границу начала сварного соединения по перемычке и
учитывалось упрочнение металла. Экспериментальная часть сводилась к
исследованию влияния смазки и геометрии инструмента на прочность сварного
соединения герметизированной капсулы.
Результаты
Разработан способ холодной сварки давлением с пластической деформацией
элементов деталей «внахлестку», используемый для соединений металлов
точечным и кольцевым швом. Спроектирован и изготовлен штамп для
герметизации новым способом алюминиевых тонкостенных капсул. Получены
опытные образцы, подтвердившие реальность разработанного способа.
Проведенные экспериментальные исследования показали, что при таком способе
сварки прочность шва увеличивается в 1,5 - 2 раза за счет предварительного
формообразования ребер жесткости над перемычкой.