МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА И ВЫБОРА ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ КОНДЕНСАТОРНОЙ СВАРКИ

Необходимость изготовления металлоконструкций из цветных металлов в одно- и разнородном сочетаниях является актуальной задачей на производстве. Основными ограничениями при сварке крепежных элементов с корпусными деталями из цветных металлов являются разнотолщинность элементов, приводящая к неравномерному тепловоложению и теплоотводу, различие в электрических и теплофизических свойствах, а также вероятность образования интерметаллидных фаз за счет взаимной диффузии атомов приповерхностных слоев при протекании процессов растворения и фазовых превращениях.

Анализ конструкционного выполнения узлов аппаратуры и трудностей их изготовления показал, что формировать сварное соединение необходимо преимущественно в твердой фазе, используя высококонцентрированные импульсные источники энергии. Наиболее полно этим требованиям удовлетворяет высоковольтная конденсаторная сварка с индукционно-динамическим приводом (ВКС с ИДП) для создания физического контакта соединяемых деталей.

Авторами предложена методика расчета параметров процесса приварки крепежных элементов из цветных металлов к листовым элементам корпусных конструкций. Рассмотрена сущность процесса ВКС с ИДП. Приведены его энергетические параметры и геометрические параметры сборки, влияющие на качество сварного соединения.

Проведенный ранее теоретический анализ процесса ВКС, экспериментальные исследования и проектные изыскания устройств ВКС позволили разработать научно обоснованный алгоритм расчета и выбора параметров технологического процесса и оборудования для его осуществления. Алгоритм предусматривает два этапа его реализации. На первом этапе осуществляется расчет временных параметров процесса. На втором этапе рассчитывают и выбирают параметры оборудования, инструмента, удовлетворяющие выполнению условия твердофазного объемного взаимодействия. На основе полученных данных осуществляется выбор комплектующих оборудования с оснасткой и последующая корректировка параметров сварки с учетом протекания процессов в твердой фазе.

Для снижения трудоемкости расчетов было разработано программное обеспечение, которое позволит определить параметры процесса ВКС, энергетические и частотные характеристики оборудования и инструмента-оснастки.

1. Каракозов Э.С. Соединение металлов в твердой фазе. М.: Металлургия, 1976. 264 с.

2. Sapanathan T., Raoelison R.N., Buiron N., Rachik M. Magnetic Pulse Welding: An Innovative Joining Technology for Similar and Dissimilar Metal Pairs // Industrial Engineering and Management. Joining Technologies. London: INTECH, 2016. P. 243–273.

3. Конюшков Г.В., Мусин Р.А. Специальные методы сварки давлением. Саратов: Ай Пи Эр Медиа, 2009. 632 с.

4. Стрижаков Е.Л., Бацемакин М.Ю., Нескоромный С.В. Условия качественной обработки и алгоритм расчета и выбора параметров магнитно-импульсной сварки нахлесточных соединений // Физика и xимия обработки материалов. 2007. № 1. С. 64–67.

5. Иванов Е.Г. Расчет режима магнитно-импульсной обработки трубчатых заготовок // Кузнечно-штамповочное производство. 1984. № 7. С. 17–20.

6. Магнитно-импульсная обработка металлов. Воронеж: ЭНИКМАШ, 1976. 181 с.

7. Стрижаков Е.Л., Нескоромный С.В., Минько Д.В. Разрядно-импульсная обработка материалов. Ростов н/Д.: ДГТУ, 2016. 201 с.

8. Нескоромный С.В., Стрижаков Е.Л. Устройство для ударной конденсаторной сварки стержневых деталей с плоским основанием: патент РФ № 70839, 2008.

9. Стрижаков Е.Л., Петровский В.П., Чемерис В.Т. Выбор конструктивных параметров индукторов магнитно-импульсной обработки // Электронная промышленность. 1990. № 12. С. 15–17.

10. Егоров Ю.А., Карпухин В.Ф., Фомичева Л.Ф. Магнитно-импульсный привод для деформирования листовых и трубчатых заготовок // Магнитно-импульсная обработка материалов на современном этапе: труды 1-й Международной научно-технической конференции. «Металлдеформ-99». Секция 4. Самара: СГАУ, 1999. С. 46–50.

11. Талалаев А.К. Индукторы и установки для магнит-но-импульсной обработки металлов. М.: Информ-техника, 1992. 143 с.

12. Weddeling C., Hahn M., Daehn G.S., Tekkaya A.E. Uni-form Pressure Electromagnetic Actuator – An innova-tive tool for magnetic pulse welding // International Conference on Manufacture of Lightweight Compo-nents. 2014. Vol. 18. P. 156–161.

13. Стрижаков Е.Л., Нескоромный С.В., Меркулов Р.В., Агеев С.О. Классификация приемов и исследование процесса высоковольтной конденсаторной сварки // Сварочное производство. 2015. № 3. С. 42–46.

14. Nescoromniy S.V., Ageev S.О., Strizhakov E.L. Development of methods and research on high voltage capac-itor welding // Key Engineering Materials Submitted. 2015. Vol. 684. P. 185–192.

15. Dattoma V., Palano F., Panella F.W. Mechanical and technological analysis of AISI 304 butt joints welded with capacitor discharge process // Materials & Design. 2010. Vol. 31. № 1. P. 176–184.

16. Семенов А.П. Исследование схватывания металлов при совместном пластическом деформировании. М.: АН СССР, 1953. 120 с.

17. Семенов А.П. Схватывание металлов. М.: Машгиз, 1958. 280 с.

18. Zhisong Fan, Haiping Yu, Chunfeng Li. Plastic defor-mation behavior of bi-metal tubes during magnetic pulse cladding: FE analysis and experiments // Journal of Materials Processing Technology. 2016. Vol. 229. P. 230–243.

19. Калеко Д.М., Моравский В.Э., Чвертко Н.А. Ударная конденсаторная сварка. Киев: Наук. Думка, 1984. 200 с.

20. Jones H. Formation of microstructure in rapidly solidified materials and its effect on properties // Materials Science and Engineering: Fifth International Symposi-um on Plasticity of Metals and Alloys A. 1991. Vol. 137. P. 77–85.

21. Мак Лин Д. Границы зерен в металлах. М.: Металлургиздат, 1960. 322 с.

22. Белый И.В., Фертик С.М., Хименко Л.Т. Справочник по магнитно-импульсной обработке металлов. Харьков: Вища школа, 1977. 168 с.

23. Бадьянов Б.Н. Справочник по магнитно-импульсной обработке металлов. Ульяновск: Ульяновский ГТУ, 2000. 405 с.

24. Каталог продукции: высоковольтные конденсаторы, источники питания, разрядники, системы управления. М.: Русская технологическая группа 2, 2014. 30 с.

25. Проскуряков Н.Е. Оптимизация параметров оборудования и индукторной системы при расчете техно-логических процессов магнитно-импульсной штамповки // Кузнечно-штамповочное производство. 1998. № 10. С. 27–29.

26. Карпухин В.Ф. Определение энергии МИУ, потребной для магнитно-импульсной сварки // Получение деталей авиационной техники методами пластической деформации металлов: межвузовский сборник. Куйбышев: КуАИ, 1981. Вып. 2. С. 70–74.

27. Юсупов Р.Ю., Глущенков В.А. Энергетические установки для магнитно-импульсной обработки материалов. Самара: ИД Федоров, 2013. 128 с.

28. Теплотехнический справочник / под общ. ред. В.Н. Юренева, П.Д. Лебедева. Т. 1. М.: Энергия, 1975. 744 с.