Результаты исследований по сокращению выплесков и искр в процессе точечной контактной сварке

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассмотрены проблемы точечной контактной сварки. Изучены причины образования выплесков. Для сокращения выплесков и искр авторами были подготовлены образцы из применяемых материалов и проведены над ними опытные сварочные работы по выбору оптимальных режимов сварки. По результатам проведенных опытов по количеству выплесков и по прочности сварного соединения, обоснованы оптимальные режимы точечной контактной сварки позволяющие максимально снизить выплески и искр. Даны рекомендации по повышению качества сварочных работ.

ABSTRACT

This article discusses the problems of spot welding. The reasons for the formation of splashes are studied. To reduce splashes and sparks, the authors prepared samples from the materials used and conducted experimental welding work on them to select the optimal welding conditions. According to the results of the experiments, the number of splashes and the strength of the welded joint, the optimal modes of spot resistance welding are substantiated to minimize splashes and sparks. Recommendations on improving the quality of welding work are given.

Ключевые слова: выплеск, режим, прочности соединения, точечной контактной, оцинкован, жесткий режим, панел, сварной точки, искр, капли, сила тока, давления, время сварки, время импульса тока, циклограммы.

Keywords:  splash, mode, bond strength, pin contact, galvanized, hard mode, panel, weld point, sparks, droplets, current, pressure, welding time, current pulse time, cyclogram.

Постановка задачи. Для поднятия на новый уровень сотрудничества между производством и учебными заведениями со стороны АО «UzAuto Motors» был объявлен конкурс по теме «Сокращение выплесков и обеспечение безопасности рабочих при выполнении работ по контактной сварке в сварочных цехах предприятия». Решением этой проблемы занимались авторы настоящей статьи.

После изучения положения дел на сварочном цехе предприятия и с учетом создавшейся проблемы нами был разработан следующий план работы:

1. Изучение причин образования выплесков.

2. Подготовка образцов из применяемых материалов и проведение над ними опытных сварочных работ по выбору оптималных режимов контактной сварки.

3. На каждом этапе опытов анализировать полученные сварные точки по количеству выплесков и по прочности соединения.

4. По результатам проведенных опытов определить оптимальные режимы точечной контактной сварки, позволяющие максимально снизить выплески.

5. Разработать рекомендации по сокращению выплесков при точечной контактной сварке.

Рисунок 1. Пример образования выплесков в процессе точечной контактной сварки

Рисунок 2. Состояние панели после образования выплесков при контактной сварке

Результаты проведенных работ по сокращению выплесков при точечной контактной сварке листов и их анализ.

1. Изучение причин образования выплесков. После переговоров со специалистами предприятия «UzAuto Motors» был выбран сварочный цех где производятся сварка и сборка панели  “Front floor”.  Эту панель собирають из 8 сборочных единиц. При сборке этой панели детали сваривают из листов 2, 3, 4-х слоев. Материалы листов составляет сталь марок CR-2, CR-3, CR-4 толшиной 0,65; 0,8 и 1,0 мм. Часть этих стали оцинкована толщиной слоя 2...6 мкм, другая часть не оцинкована.

Сварочный процесс производятся на жестких режимах. Точечные контактные машины, исползуемые при сварке и сборке панели, настроены на два режима и они долгое время остаются неизменными независимо от материала и толщины листов.

По этой причине в большенстве случаев при получении сварной точки выделяются в большом количестве выплески и искры. В результате они создают угрозу здоровью рабочих (рис. 1). Кроме того, выделившиеся из сварной точки капли жидкого металла привариваются на поверхности изготавливаемой панели (рис. 2). Это приводит к снижению качества поверхности собираемого сопряжения, а также вынуждает сварщиков дополнительно очищать поверхности панели, снижая производительности своих основных сварочных работ.

2. Подготовка образцов из применяемых материалов и проведение над ними опытных сварочных работ по выбору оптималных режимов контактной сварки. В процессе точечной контактной сварки режимы сварки является основной причиной образования выплесков. Поэтому были подготовлены образцы для проведения испытаний по выбору оптимальных режимов сварки в количестве по 72 штук каждой из 12 вариантов марок и толщин изпользуемых стальных листов (таблица-1).

Таблица 1.

Марка, толщина и количество образцов для проведения испытаний

Рисунок 3. Образцы, подготовленные для проведения испытаний

Результаты подсчетов показали, что в зависимости от марки, вида, толщины и количества образцов, из двух образцов, можно получить 78 вариантов сварного соединения. Исходя из этого было составлена таблица для проведения испытаний. Первые опыты проведены на существующих режимах, а последующие опыты проведены в режимах, которые приведены в   таблице 2.

Таблица 2.

Режимы точечной контактной сварки

Опыты были проведены на сварочном цехе где производятся сварка и сборка панели  “Front floor” и в заводской лаборатории испытания материалов.

3. На каждом этапе опытов анализировать полученные сварные точки по количеству выплесков и по прочности соединения. ого опыта Для определения количества выплесков каждая пара образцов листов до и после сварки были взвешаны на цифровых весах с точностью 0,01 граммов.

Таблица 3.

Общее количества выплесков

Из проведенных опытов видно, что количество выплесков на опытах 4- и 5- на 90% уменьшилось в сопоставлении с существующим режимом (рис. 4).

Рисунок 4. Диаграмма уменьшения выплесков

Для проверки качества сварных точек все сварные соединения испытывались на прочность в разрывной машине (рис. 5). Эти испытания показали, что из 390 сварных соединений на 2- и 5-ом режимах по 5 сварные соединения, а на 4-ом режиме 1 сварное соединение не отвечали требованиям прочности. Все остальные сварные соединения отвечали требования прочности.

Рисунок 5. Процесс испытания сварных соединений на прочность и вид сварного соединения после разрыва

4. По результатам проведенных опытов определить оптимальные режимы точечной контактной сварки, позволяющие максимально снизить выплески.

Анализ результатов испытаний показал, что основной причиной выделения выплесков и искр во время точечной контактной сварки являятся большая сила тока и низкая сила давления для сжатия.

Кроме этого, сварные соединения получают из листов разных марок и видов стальных материалов, имеющих три разных типов толшины, от двух до четырех слоев, требующие более десятки вариантов режимов сварки, сваривают только на двух жестких режимах точеной контактной сварки. Особенно большом количестве выплесков и низкой прочности наблюдались при сварке оцинкованных стальных листов толшиной 0,65 мм с одними теми же листом и другими листами, из-за черезмерно большого сварного тока. 

По результатам анализа испытаний для имеющегося условий сварочного цеха предложены оптимальные режимы сварки: Сила сварочного тока – 8,7 кА; сила давления сжатия – 3,0 МПа; время сварки – 0,30 с.; время импульса тока – 0,12 с., которые соответствуют 3-му режиму испытаний.

5.Разработать рекомендации по сокращению выплесков при точечной контактной сварке.

В результате проведенных визуальных наблюдений процесса точечной контактной сварки панелей кузова автомобилей, изготавливаемых в сварных цехах предприятия, и анализа результатов проведенных испытаний по выбору оптималного режима точечной контактной сварки, даны следующие рекомендации.

1. Установленные режимы точечной контактной сварки должны соответствовать каждому виду, марке, толшине стального листового материала.
2. При переоборудовании предприятия сварочные цеха предприятия должны быть оборудованы перспективными точечными контактными машинами, позволяющими регулировать на разные циклограммы и режимы сварки. 
3. При каждом получении с измененной маркой, толщиной и составом материала заготовки должны проводится коротковременные опыты для выбора оптимального режима точечной контактной сварки. 
4. При существующем процессе точечной контактной сварки на изучаемом участке режимы сварки должны быть смягчены с жесткого на более мягкий режим: сила тока с 9,7 кА на 8,7 кА; сила давления сжатия с 2,3 МПа на 3,0 МПа; время импульса тока с 0,12 с на 0,14 с.
5. При получении многослойных (3-х и 4-х слойных) сварных соединений для сокращения выплесков должны быть увеличены на нужные величины сила давления сжатия и время импульса тока.

Список литературы:
1. Отчет о проделанной работе по хоздоговору между Андижанским машиностроительным институтом и АО «UzAuto Motors» по теме «Сокращение выплесков и искр, а также обеспечение безопасности рабочих при выполнении работ по контактной сварке в сварочных цехах». Андижан.- 2019. – 63 С.