Исследование процесса шовной контактной сварки стальных листов с двухсторонним алюмокремниевым покрытием тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.03.06, кандидат технических наук Шаповалов, Сергей Владимирович

• Шаповалов, Сергей Владимирович
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шаповалов, Сергей Владимирович

Введение

Анализ свариваемости сталей с покрытиями при контактной сварке

Особенности процесса шовной контактной сварки Особенности шовной контактной сварки с промежуточным электродом

Задачи исследования

Модернизация машины шовной контактной сварки

Общая схема лабораторной установки

Изменение конструкции лабораторной установки

Вывод

Исследование влияния прослойки жидкого металла покрытия в контакте электрод-деталь на качество сварного соединения

Определение механизма образования прослойки жидкого металла покрытия в контакте электроддеталь

Разработка профиля промежуточного электрода

Выводы

Определение области допустимых значении параметров режима шовной контактной сварки

Факторы, влияющие на качество сварного соединения .—.

Методика определения области допустимых значений параметров режима шовной контактной сварки

Проведение экспериментов

Обработка и анализ результатов экспериментов

Выводы

Исследование влияния параметров режима шовной контактной сварки на толщину остающегося на сварном шве покрытия

Факторы, влияющие на толщину остающегося на сварном шве покрытия

Методика определения рационального режима шовной контактной сварки стальных листов с двухсторонним алюмокремниевым покрытием по толщине остающегося на поверхности сварного шва покрытия

Обработка и анализ результатов экспериментов . Влияние изменения пределов регулирования параметров режима шовной контактной сварки на толщину остающегося на сварном шве покрытия

Определение рационального режима шовной контактной сварки стальных листов с двухсторонним алюмокремниевым покрытием

Выводы

Разработка рекомендаций по шовной контактной сварке стального листа с покрытием на основе алюминия

Определение величины минимального расстояния от края свариваемых листов до середины сварного

Общая схема технологического процесса

Изготовление и испытание образцов топливных баков

Выводы

Заключение диссертации по теме «Технология и машины сварочного производства», Шаповалов, Сергей Владимирович

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Показано, что прилипание промежуточного электрода к поверхности изделия и выплески металла из зоны сварки происходят из-за проскальзывания изделия относительно ведущих роликов при плавлении покрытия в контакте электрод-деталь.

2. Установлено, что плавление покрытия в контакте электрод-деталь с образованием прослойки жидкого металла происходит в два этапа: в начале процесса сварки из-за увеличения плотности тока в 2-3 раза в местах контакта поверхности электрода с покрытием и на стадии формирования сварной точки в результате разогрева зоны контакта выше точки плавления эвтектики Al-Si.

3. Предложен промежуточный электрод, конструкция которого позволяет удалить расплавляющийся металл покрытия из зоны контакта электрод-деталь и устранить проскальзывание изделия относительно ведущих роликов (патент РФ № 2119417 «Электродная проволока для шовной контактной сварки»).

4. Определена область допустимых значений основных параметров режима шовной контактной сварки стальных листов с двухсторонним алюмокремниевым покрытием, при изменении которых в полученных пределах обеспечивается прочность сварного соединения 0,95 от прочности основного металла и герметичность изделия.

5. Установлено, что увеличение погонной энергии от lOOOi^acfoi до ЗОООкДж/м при шовной контактной сварке стальных листов с двухсторонним алюмокремниевым покрытием толщиной IO-1'З мкм приводит к уменьшению толщины остающегося на сварном шве покрытия от 7-8 мкм до 3-4 мкм.

6. Получена математическая модель, устанавливающая связь между параметрами режима сварки и толщиной остающегося на поверхности сварного шва покрытия. Определена область режимов шовной контактной сварки стальных листов с двухсторонним алю

140 мокремниевым покрытием, которая обеспечивает толщину остающегося на поверхности сварного шва покрытия не менее 7 мкм, что позволяет исключить операцию окраски при изготовлении топливных баков.

7. Разработаны рекомендации по шовной контактной сварке стального листа с двухсторонним алюмокремниевым покрытием применительно к изготовлению топливного бака автомобиля (патент РФ№ 2144452 «Способ изготовления топливного бака автомобиля»), Годовой эффект при внедрении разработанного способа для изготовления топливных баков автомобилей ВАЗ составит 35(Г55СГ000 рублей в ценах на апрель 1997 года.

141

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шаповалов, Сергей Владимирович, 2000 год

1. Адлер Ю.ГГ, Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий М.: Наука, 1976.280 с.

2. Айххори, Пялл К., Шнитц Г. Точечная и рельефная сварка сопротивлением стальных листов с покрытием. "Черные металлы" № 21. 1989 г, 24-30.

3. Аксельрод Ф.А. и др. Контактная сварка. М., Профтехиз-дат, 1962.

4. Аксельрод Ф.А., Миркин A.M. Оборудование для контактной сварки: справочник. М,: Машиностроение, 1979.70 с.

5. Аксельрод Ф.А., Миркин A.M. Оборудование для сварки давлением. М., Высшая школа, 1975. 238 с.

6. Балковец Д.С., Орлов Б.Д., Чулошников П.Л. Точечная и роликовая сварка специальных сталей и сплавов. М., Оборонгиз, 1957.

7. Банов М.Д. Контактная сварка. Часть 2 (спецглавы). Конспект лекций. Тольятти: УЦ "Жигули", ТолПИ, 1999. 141 с.

8. Блох Л.С. Практическая номография. М.: Высшая школа, 1971. 328 с.

9. Булатов Э.И. Точечная машина с поворотными электродными головками для сварки легких сплавов. "Сварочное производство", 1 964, № 4.

10. Гельман A.C. Основы сварки давлением. M., Машиностроение, 1970.

11. Гельман A.C. Технология и оборудование контактной сварки. М., Машиностроение, 1960. 368 с.

12. Глебов JÏ.B., Пескарев М.А., Файгенбаум Д.С. Расчет и конструирование машин контактной сварки. Л., Энергоиздат, 1981. 423 с.

13. Горский В.В., Бабкин Л.Т. Исследование процесса роликовой сварки тонколистовой нержавеющей стали 1Х18Н9Т. "Автомагическая сварка", 1960, № 1.

14. Горячеалюминированный стальной лист для корпусов топливных баков. Hot dip aluminized sheet metal for fuel tank bodies. Thomas Stegemann. Thyssen Stahl AG, Application Department, 1995, pp. 17.

15. ГОСТ 15878-79 Контактная сварка. Соединения сварные. Конструктивные элементы и размеры.

16. ГОСТ 2601-84 Сварка металлов. Термины и определения основных понятий.

17. ГОСТ 6996-66 Сварные соединения. Методы определения механических свойств.

18. Губарь Е.Я. Исследование процесса и разработка технологии точечной и шовной контактной сварки низкоуглеродистой стали 08КГ1 с хромовым покрытием. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Киев, 1979. 16 с.143

19. Гуляев Л.И. Технология точечной и рельефной сварки сталей. М., Машиностроение, 1978. 244 с.

20. Зайчик J1.B., Орлов Б.Д., Чулошников II.Л. Контактная электросварка легких сплавов. М., Машгиз, 1963.

21. Золотарев Б.Б. Статическая прочность сварных точек при совместном действии усилий отрыва и среза. "Сварочное производство", 1959, № 8.

22. Исследование альтернативных материалов для топливного бака автомобилей ВАЗ. Отчет по НИР / АО АВТОВАЗ, В.Г. Азиз-бекян, A.B. Жученко, Жадановский Э.И. и др. Тольятти, 1997, 64с.

23. Исследование коррозионной стойкости сталей с покрытиями для бензобаков. Отчет по НИР / ЦНИИЧМ. Москва, 1996.

24. Кабанов Н.С. Сварка на контактных машинах. М., Высшая школа, 1979. 215 с.

25. Контактная (электродная проволока) для шовной контактной сварки. Заявка на патент № 0207361, МКИ4 В 23 К 35/06, 1 1/06, 1 1/30. Опубл. 07.01.87.144

26. Контактная сварка металлов с новыми покрытиями (Resistance welding of modern coated materials) / Roach B.W. // Weld. Rev., 1988, 7, № 4, p. 226-230.

27. Контактная сварка стали с покрытиями. Такахаси Ясуо. "Есэцу гидзк)цу, Weld. Techn.", 1984, 32, №7, с. 31-37.

28. Контактная сварка стального листа "гальвалюм". Технические материалы ф. "Бетлхем Стил", США, 1986, с. 22.

29. Контактная точечная сварка оцинкованных стальных листов / Rysavy Erzsebet. // Sch weisstechnik (DDR), 1980, 30, № 2, p.71-72.

30. Контактная точечная сварка стальных листов с покрытием Al-Zn-Si. Zgrzewanie punktowe blach stalowych metalizowanych zanurzenoiowo stopem Al-Zn-Si / Latik Stanislaw, Larysz Henryk // Zesz. nauk. Hut. / PSL. 1992, № 36, c. 151-157.

31. Контактная точечная сварка тонких листов с покрытием типа Zn-Fe / Mucha Miroslav, Skvarcek Dalibor, Matejec Juraj. // Zvaranie, 1990, 39, № 5, p. 138-143.

32. Контактная точечная сварка тонколистовой горячеалюми-нированной стали. Zum Widerstandspunktschweißen feueraluminierter Feinbleche. Horst Lohbrandt, Hans-Dieter Gall. Thyssen Technischa Berichte, 1981, Heft 1, 41-47.

33. Контактная шовная сварка. Rollnahtwiderstendssweißen. Muller Helmut; Hoesch Werke AG. Заявка 3220457 ФРГ. Заявл. 29.05.82, № P 3220457.4, опубл. 01.12.83. МКИ В 23 К 1 1/06.

34. Контроль качества сварки/ Под ред. В.И. Волченко,- М., Машиностроение, 1975. 328 с.

35. Контроль точечной и роликовой электросварки. / Под ред. Б.Д. Орлова. М.: Машиностроение, 1973. 304 с.

36. Кочергин К.А. Выбор технологии контактной сварки. Л., Судпромгиз, 1952.145

37. Кутовский С.И. Электроды контактных электросварочных машин. Л., Машиностроение, 1964. 1 12 с.

38. Лавренов Ю.А. Влияние размеров и формы электродов на поле тока при точечной сварке. "Сварочное производство", 1965, №12.

39. Малюков А.Ф. Сварочные ролики с внутренним охлаждением проточной водой. "Сварочное производство", 1955, №7.

40. Маслов Г.А., Орлов Б.Д. Технология точечной и роликовой сварки. М., НТО Машпром, 1963.

41. Михайлова Э.М. Поведение металла электродов при точечной сварке малоуглеродистых сталей. "Сварочное производство", 1970, № 6.

42. Михайлова Э.М., Бруссель Г.Г., Замятин И.П., Борисов H.H. Стойкость электродов при точечной сварке легких сплавов. -"Сварочное производство", 1969, № 8.

43. Модернизация машины контактной шовной сварки под сварку алюминированных сталей. Отчет по теме НИР 12033-9561. / АО АВТОВАЗ, А.Н. Чернышев, С.В. Шаповалов; Архивный № 12033/64 от 27.05.1997. Тольятти, 1997. 45 с.

44. MC ISO 8402 Управление качеством и обеспечение качества Словарь.

45. Назаров С.Т. Методы контроля качества сварных соединений. М., Машиностроение, 1964.

46. Николаев А.К., Розенберг В.М. Сплавы для электродов контактной сварки. М., Металлургия, 1978. 96 с.

47. Определение содержания и скорости накопления металла в топливных смесях в ходе коррозионных испытаний материалов для изготовления бензобаков. Отчет по НИР / ВНИИНП. Москва, 1994.146

48. Орлов Б.Д., Дмитриев Ю.В., Марченко A.J1. К вопросу о контроле качества точечной и роликовой сварки. "Сварочное производство", 1965, № 7.

49. Орлов Б.Д., Чулошников П.Л. Испытание сварных точек на скручивание. "Сварочное производство", № 6.

50. Основы научных исследований: Учебное пособие/ Под ред. проф. В.М. Крутова, доц. В.В. Попова. М.: Высш. Школа, 1989. 400 с.

51. Патон Б.Е., Лебедев В.К. Электрооборудование для контактной сварки. М., Машиностроение, 1969. 440 с.

52. Подола П.В. и др. Оценка влияния параметроь режима на размеры ядра при точечной сварке. "Автоматическая сварка", 1970, №11.

53. Попов B.C., Попов С.М., Губарь Е.Я. и др. Точечная сварка стали с вакуумно-диффузионным хромовым покрытием. Сварочное производство, 1974, № 7, с. 24-25.

54. Попов B.C., Попов С.М., Губарь Е.Я. Свойства соединений хромированной низкоуглеродистой стали при шовной сварке. -Сварочное производство, 1975, № 7, с. 22-23.

55. Процесс контактной точечной сварки листов из стали с покрытием. Humblot Bernard; SteelWeld France. Заявка 2513158, Франция. Заявл. 24.09.81, № 8118007, опубл. 25.03.83. МКИ В23 К 11/10.

56. Пустыльник Е.И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений. М.: Высшая школа, 1971. 328 с.

57. Свариваемость при точечной сварке тонколистовой стали с гальваническим покрытием. Yamauchi Nobuyuki, Taka Takao. "Есэцу гаккай ромбунсю, Quart. J. Jap. Weld. Soc.", 1983, 1, № 3, 355-360.

58. Свариваемость стальных листов, покрытых цинком, осажденным из паровой фазы, при точечной сварке / Morita Arihiko, Inoue Shoji, Takezoe Akinobu // "Киндзоку хемэн гидзюцу, J. Metal. Finish. Soc. Jap.", 1988, 39, №> 5, с. 270-275.

59. Сварка конструкционной стали с гальваническим покрытием. Часть 2. Контактная сварка. Galvanizing and welding structural steel. Part 2. Resistance welding. Porter F.C. "Metal Constr.", 1983, 1 5, № 1 1, 676-679.

60. Сварка стального листа, покрытого с двух сторон сплавом алюминия с цинком. Soldadura del algafort / Suares Guzman // "Rev. soldad.", 1987, 17, № 4, p. 180-187.

61. Сварка стальных листов с металлопокрытием / Porti Werner // "ZIS Mitt.", 1982, 30, №4, p. 354-367.

62. Сварка топливных баков из стали с алюмокремниевым покрытием/ В.И. Столбов, А.К. Тихонов, A.M. Чернышев, C.B. Шаповалов. Сварочное производство, 1998, № 9, с. 33-34.

63. Симонов Ю.И. Исследование контактного взаимодействия электродов и деталей при точечной сварке сплавов алюминия. Л., Судостроение, 1965. (Труды ЦНИИТС, вып. 56).148

64. Синицын А.И., Бродягин Г.Н. Приставка для заправки роликов шовных машин. "Сварочное производство", 1962, №10.

65. Скакун Г.Ф., Чакалев A.A. Вопросы взаимодействия металлов в контакте электрод-деталь и пути повышения надежности сварных соединений. Сб. "Технология и автоматизация процессов сварки и пайки". М., Машиностроение, 1969.

66. Скакун Г.Ф., Чакалев A.A., Зюкин В.Н. Некоторые особенности контроля качества контактной сварки с использованием материала свидетеля. "Сварочное производство", 1967, № 1.

67. Слиозберг С.К., Чулошников П.Л. Электроды для контактной сварки. Л., Машиностроение, 1972. 96 с.

68. Смирнов А.Г. Специализированный станок для заточки сварочных электродов и роликов. Тема 4, ВИНИТИ, 1960.

69. Способ и устройство для точечной сварки оцинкованных листов. Като Масахиро, Хорикава Энса, Куметени Дзиро; К.к. дэн-гэнся сэйсакусе. Заявка 58-196184, Япония. Заявл. 13.05.82, №5779245, опубл. 15.11.83. МКИ В23 К 11/24.

70. Способ изготовления топливного бака автомобиля. Патент РФ № 2144452, МКИ В 23 К 11/06// В 23 К 101:12, В 60 К 15/03 / А.К. Тихонов, А.Н. Чернышев, С.В. Шаповалов Опубл. 20.01.2000.

71. Способ контактной сварки оцинкованных стальных листов.: Заявка 631 19988 Япония, МКИ4 В 23 К 11/16 / Софуэ Сунао, Ватанабэ Субэити ; К.к. Тоета дзидо секи сэйсакусе. №61-265810;149

72. Заявл. 07.1 1.86; Опубл. 24.05.88 // Кокай токке кохо,'Сер. 2(2). -1988, 31, с. 503-51 1.

73. Способ сварки оцинкованных листов. Method for spot welding galvanized sheet metal. Minden Milton; The Hinden Trust. Пат. 4327272 США. Заявл. 14.03.79, № 20443, опубл. 27.04.82. МКИ В 23 К 11/16.

74. Теоретические основы сварки/ Под ред. В.В. Фролова. М., Высшая школа, 1970. 592 с.

75. Технология и оборудование контактной сварки/ Под ред. Б.Д. Орлова. М., Машиностроение, 1986. 352 с.

76. Токсси С., Ясуо Т. Контактная точечная сварка листовой стали с покрытием. Отд. вып. "Сварка", 1984 г. 5.63.426.

77. Точечная сварка стальных оцинкованных листов. Охара Хироси; Охара киндзоку коге к.к. Заявка 57-17390 Япония. Заявл. 04.07.80, № 55-90573, опубл. 29.01.82. МКИ В 23 К 11/16.

78. Устройство для точечной сварки оцинкованных листов. Apparatus for spot welding galvanized sheet metal. Hinden Milton; The Hinden Trust. Пат. 4385222 США. Заявл. 11.02.81, № 233567, опубл. 24.05.83. МКИ В 23 К 11/16, НКИ 219/86.25

79. Хилл Г1. Наука и искусство проектирования. Методы" проектирования, научное обоснование решений. ( Hill P., The Science of Engineering Design ).- M.: Мир. ( Нью-Йорк, 1970, перевод с английского, 22 л. ).

80. Чакалев A.A. Контактная сварка сталей с защитными покрытиями. Сер. "Сварка", т.21.

81. Чулошников Г1.JI. Точечная и роликовая электросварка легированных сталей и сплавов. М., Машиностроение, 1974. 232с.

82. Чулошников П.Л., Верденский В.Б. Некоторые работы по управлению и контролю точечной и роликовой сварки. "Автоматическая сварка", 1963, № 5.

83. Шаповалов C.B., Цепенев P.A. Повышение стойкости электродов при контактной точечной сварке. Тезисы докладов Студенческой научно-технической конференции. Тольятти, 1993.

84. Шенк X. Теория инженерного эксперимента. М.: Мир, 1972. 384 с.

85. Шовная контактная сварка тонколистовой горячеалюми-нированной стали. Widerstandsrollennahtsch weißen feueraluminierter Feinbleche. Adam Frings, Horst Lohbrandt. Thyssen Tech-nischa Berichte, 1987, Heft 1, 81-87.

86. Электрод для (контактной) точечной сварки. Elektrode de soudage par points: Заявка 2670700 Франция, МКИ5 В 23 К 11/30 / Bollinger Etienne, Gobez Paskal, Nowak Jean-Francois, Sanz Germain; SOLLAC. № 9016154; Заявл. 21.12.90; Опубл. 26.06.92.

87. Электродная проволока для шовной контактной сварки. Патент РФ № 2119417, МКИ В 23 К 35/06, 1 1/06 / А.Н. Чернышев, C.B. Шаповалов, А.К. Тихонов Опубл. 27.09.98.

88. Электродная проволока к установке для контактной роликовой сварки. Патент № PS 3722931 ФРГ, МКИ4 В 23 К 35/02, 1 1/06, 1 1/08. Опубл. 03.03.88.151