Само название контактная точечная сварка говорит о том, что детали прочно соединяются между собой точкой или точками в результате воздействия электрического тока и соответствующего усилия сжатия.
Таким способом можно соединять как самые тонкие детали, имеющие толщину до 0,02 мкм, так и детали толщиной до 20 мм, изготовленные из различных металлов и сплавов, а также их сочетаний. Сваривают этим видом сварки проволоку, прутки круглого, крестообразного сечения и др. профили. Чаще всего сваривают конструкции из мягкой и коррозионно-стойкой стали, а также все легкие сплавы и латунь.
Точечная сварка широко распространена при изготовлении конструкции в электронной промышленности, в судо-, самолето-, автомобилестроении, сельском хозяйстве, других отраслях промышленности и быту. Сварка применяется при рихтовке и сварке кузовов машин, при изготовлении шкафов и корпусов, которые применяются в электротехнической промышленности, производстве изделий каркасной формы, изготовлении посуды.
Ни одна станция технического обслуживания и небольшие мастерские по обслуживанию автомобилей не могут существовать, не имея в своем арсенале машины для точечной сварки.
К ним относятся:
Подготовка кромок под сварку заключается в зачистке их до металлического блеска и обезжиривания. Детали должны плотно прилегать друг к другу в процессе осуществления сварки. Для этого используют ручные тиски или струбцины.
К преимуществам относят:
К недостаткам можно отнести большую трудоемкость сварки, невозможность получить герметичное соединение и невозможность применить этот вид сварки для нагруженных и силовых изделий.
Основными частями любой сварочной машины для точечной сварки являются:
У сварочных аппаратов небольшой мощности шкаф управления может отсутствовать, тогда время пропускания тока и необходимое усилие сжатия электродов регулирует сам сварщик, полагаясь на свой опыт и навыки.
Обычно у сварочных аппаратов регулируются следующие основные параметры:
В процессе работы на любом сварочном аппарате необходимо следить за состоянием электродов. Диаметр электрода не должен увеличиваться. Это приводит к уменьшению концентрации тепла в месте соединения деталей. Диаметр электрода должен быть таким же, как и полученная впоследствии сварочная точка. Плоскость контакта электрода с металлом зачищают плоским напильником или шлифовальной шкуркой.
Необходимо помнить, что электроды изготавливаются из специальных материалов — меди и жаропрочных бронз, которые способны сохранять размеры и форму при высоких температурах (до 600 0С), однако в процессе эксплуатации они быстро изнашиваются и теряют свою форму. Поэтому надо не только следить за состоянием формы электродов, но и вовремя производить их замену.
Все аппараты можно классифицировать по следующим основным признакам:
По назначению аппараты делят на машины общего назначения и предназначенные для проведения конкретных работ (пециализированные). Аппараты общего назначения применяются в бытовых и производственных целях при выполнении разовых работ. Они характеризуются небольшими размерами и весом, легко транспортируются и работают, как правило, от бытовой электрической сети.
Специализированные аппараты используются для производственных целей при крупносерийном и массовом производстве однотипных изделий. Это позволяет максимально увеличить производительность. Характеризуются большими габаритами, питание у них часто осуществляется от электрической сети 380 В. К ним относятся специальные споттеры и машины, предназначенные специально для производства кузовных работ.
Электроды у машин могут располагаться следующим образом:
В первом случае электроды с двух сторон одновременно сжимают свариваемые детали, а во втором – электроды опираются с одной стороны деталей. Такие клещи называются двухточечными.
По способу передвижения аппараты могут быть 3 видов:
В стационарных машинах для точечной сварки детали перемещают под машину, а в подвесных и мобильных происходит установка аппарата в положение сварки. Обычно в ремонтных целях используют сварочные клещи. Они имеют небольшие размеры и позволяют выполнять точечную сварку по месту проведения ремонтных работ.
По способу автоматизации оборудование может быть:
Основным параметром при выборе необходимой для тех или иных целей машины является сила сварочного тока и длина рычагов с электродами. Именно это определяет, какую толщину деталей можно сваривать, какой металл и с какими габаритами. Обычно производитель это указывает в паспорте на конкретную модель аппарата для точечной сварки. Простейший аппарат для точеной сварки можно вполне .
Детали, подлежащие соединению, накладываются внахлестку друг на друга. Потом они устанавливаются между электродами и закрепляются. Далее происходит пропускание токабольшой силы (около 5000 А) и небольшого напряжения (4В).Эти значения зависят от товщины свариваемых деталей. Это вызовет быстрый нагрев металла в месте контакта на всю толщину деталей. Произойдет его плавление.
Нагрев осуществляется подача импульса сварочного тока. Его длительность не более 0,1 сек, а то и меньше, в зависимости от условий сварки. За это время он расплавит металл в зоне соединения и образует жидкий металл. После его снятия еще некоторое время детали удерживаются под давлением. Это делается для того, чтобы металл остыл и закристаллизовался. Прижатие деталей происходит в момент действия сварочного импульса. Это позволяет предотвратить выплеск металла из зоны образования точки.
Все дефекты, которые могут возникнуть при контактной точечной сварке можно разделить на видимые и невидимые (внутренние). К видимым дефектам относят:
К невидимым дефектам относят:
Этому способствует неправильно подобранная технология сварки, неправильная подготовка металла к сварке, недостаточное охлаждение электродов в процессе сваривания, износ поверхности электродов и другие факторы, которые негативно сказываются на качестве изделия. Выявить наружные дефекты можно сразу, а внутренние только специальными методами неразрушающего контроля, которые применяются на производствах, производящих изделия ответственного назначения.
В магазинах, включая и интернет-магазины, можно приобрести аппараты от ведущих мировых и отечественных производителей сварочного оборудования.
Особой популярностью и хорошим спросом пользуются аппараты компании G.I.Kraft из Германии, сварочные аппараты BlueWeld, производимые в Италии, компании Forsage из Украины, мобильные аппараты «КРАБ» производителя из Украины и другие. Все они отличатся прекрасными качественными характеристиками, инновационными технологиями изготовления и высокой производительностью. Огромный ассортиментный ряд позволяет выбрать аппарат под конкретные нужды с превосходными характеристиками, который прослужит длительное время.
Устанавливается следующими основными параметрами: силой или плотностью тока, временем нагрева, давлением, диаметром рабочей части электрода. Кроме того, часто задается время предварительного сжатия электродов t сж, время проковки t np форма рабочей части электрода и материал для его изготовления. Режимы специальных видов точечной сварки имеют еще некоторые дополнительные параметры.
Точечная сварка малоуглеродистой стали, как и , может производиться в очень широком диапазоне изменения параметров, однако каждому варианту режимов соответствует свое определенное соотношение параметров между собой.
Мягкие режимы характеризуются малой силой тока и большим временем нагрева, для жестких режимов сила тока большая, время нагрева - с варианта режима должен производиться с учетом конкретных условий производства и требований к сварочному соединению.
Сваривание точечной сваркой
Сварка на мягких режимах сопровождается образованием широкой зоны разогрева, что облегчает деформирование металла и позволяет ограничиться не очень высокими требованиями к точности правки заготовок, как при жестких режимах.
Точ. сварка
Жесткие режимы обеспечивают более высокую производительность и меньший расход энергии. Ввиду того, что поверхность деталей под электродами при жестких режимах нагревается сравнительно меньше, электроды нагреваются слабее в, несмотря на рост давления, расход их снижается. Заметно уменьшается глубин2 вмятая в месте сварки и коробление изделия. В целом жесткие режимы целесообразны, прежде всего, в массовом производстве, где выигрыш в производительности и расходе энергии полностью окупит дополнительные расходы, связанные с приобретением, эксплуатацией и питанием более мощного оборудования.
С увеличением толщины свариваемых листов сила тока должна повышаться. Для сварки низкоуглеродистых сталей средней толщины на серийных машинах ориентировочный выбор силы тока l может осуществляться по следующему соотношению:
l =6500qa ,
Где q толщина свариваемых листов в мм.
При сварке листов различной толщины выбор параметро производится во условию достаточности нагрева и деформации более тонкого листа. Потому а приведенном соотношении и в последующих величина q отнесена к более тонкому листу.
Плотность тока I для жестких режимов выбирается в пределах 120 — 360 д/Лм*, для мягких 80- 160 а мм2.
С увеличением толщины листов плотность то/? снижается. Когда металл свариваемых деталей обладает повышенной тепло- и электропроводностью, плотность тока должна увеличиваться. Так, при сварке алюминия или его сплавов плотность тока иногда достигает 1000 а/мм2 и выше. Как упоминалось ранее, плотность тока должна выбираться большей, когда по каким-нибудь соображениям давление принимается повышенным.
Контактная точечная сварка
Как и сила тока, время нагрева (tcs) возрастает с увеличением толщины деталей. Ориентировочно для сварки малоуглеродистой стали на жестких режимах время нагрева может выбираться по соотношению
tce - (0,1 -f-0.2) q сек.,
где q - толщина более тонкого листа в мм.
Для сварки листов толщиной до 3 мм на мягких режимах подбор времени нагрева может производиться пo соотношению.
I = (0.8×1) q сек.
Слишком длительный нагрев может вызвать перегрев металла в зоне сварки.
Для сварки металлов с высокой теплопроводностью время сварки принимается малым (при большой силе тока), при сварке закаливающихся сталей, наоборот, во избежание образования закалочных трещин при быстром охлаждения время нагрева часто приходится увеличивать (при соответствующем снижении тока).
Ход точечной сварки
Выбор давления (P) производится в зависимости от толщины, состояния и материала заготовок, а также от характера принятого режима нагрева.
Для сварки малоуглеродистой стали давление в зависимости от толщины выбирается do формуле
P=(60×200)q кг.
где q -толщина в мм.
Удельное давление имеет предел Зх10 кг/мм2.
Мягкую горячекатаную сталь возможно спаривать при меньших давлениях. Холоднокатаная сталь, получившую повышенную твердость наклепа, требует некоторого повышения давления (на 20-30%). Когда заготовки плохо выправлены и имеют коробления, то, прежде чем плотно сдавить листы на участке сиамки, приходится произвести правку под электродами. Общее требуемое усилие а этом случае должно быть увеличено, особенно при больших толщинах. Так, для листов толщиной 3-6 мм только это дополнительное усилие составляет 100-400 ке. По этой же причине усилие должно возрастать и тогда, когда точки располагаются о тех местах свариваемого узла, где сдавливание листов затруднено (вблизи ребер и других элементов жесткости, а местах сопряжения деталей но радиусу и т. д.).
Удельное давление возрастает вместе с прочностью свариваемого металла. При сварке низколегированных сталей оно может составить 120-160% к удельному давлению для малоуглеродистой стали, при сварке аустенитно и жаропрочных сталей и сплавов но повышается в 2-3 раза.
D=2 q+3мм,
где q - толщина более топкого листа.
Для деталей с большей толщиной расчет ведется по формуле
Изменением диаметра электрода часто пользуются для выравнивания нагрева отри сварке деталей, неодинаковых по толщине или по роду металла.
В ходе процесса сварки под влиянием сильного нагрева и большой механической нагрузки рабочая часть электрода меняется с образованием грибовидною утолщения, а поверхность загрязняется окислами металла. Увеличение фактического диаметру электрода при неизменных силе тока и усилии сжатия означает снижение плотности тока и удельного давления. Вследствие этого интенсивность нагрева в сварочном контакте сильно уменьшается, а уплотнение металла затрудняется и сварка может оказаться некачественной. Кроме того, загрязнение поверхности электродов может вызвать увеличение переходного сопротивления, перегрев и даже оплавление поверхности листов. Обычно считают, что связанное с износом возрастание диаметра более чем на 10% уже недопустимо. Такие электроды должны зачищаться напильником, специальным приспособлением или перетачиваться.
Пол временем предварительного сжатия понимается от начала приложения давления до начала нагрева. Оно должно быть достаточным, чтобы механизм сжатия успел свести электроды и развить давление до заданной величины. Этот параметр непосредственного влияния на тепловые процессы при сварке не имеет. Для повышения производительности данный параметр следует сокращать, насколько позволяет скорость работы механизма сжатия.
Время проковки (tnp) определяется длительностью нахождения уже сваренной точки под сжимающим воздействием электродов. Этот параметр влияет на скорость охлаждения металла после сварки, так как после нагрева, в условиях плотного соприкосновения электродов и детали, тепло от зоны сварки особенно быстро отводится в электроды.
При сварке закаливающихся сталей ускоренное охлаждение может вызвать появление трещин и время проковки поэтому следует уменьшать.
Однако во всех случаях давление не должно сниматься ранее некоторого времени, необходимого для полного затвердевания и упрочнения ядра. В противном случае деформированные при сварке листы, стремясь упруго возвратиться в начальное положение, могут разрушить еще не остывшее ядро, С повышением толщины время проковки возрастает, так как объем нагретого металла и время охлаждения увеличиваются.
Это соединение металлов путем плавления и сжимания их при помощи тока в одной или нескольких точках. Современный аппарат контактной точечной сварки обеспечивает высокую производительность, качество и надежность работы, а также является экологически чистым, что тоже немаловажно. Данный вид сварки используется во многих сферах производства, очень часто, например, - при сварке металлических листов в автомобилестроении или на производстве для изготовления различных сеток и каркасов. Точечная сварка как процесс легко поддается механизации и автоматизации, позволяя снизить затраты на трудоемкий труд рабочих.
Оборудование контактной точечной сварки имеет разветвленную классификацию: машины делятся на стационарные и подвесные, с односторонним и двухсторонним подводом тока; с пневматическим и пневмогидравлическим механизмом сжатия электродов; по количеству одновременно свариваемых точек станок контактной сварки может быть одноточечным, двухточечным и многоточечным (последний - самый производительный).
Вне зависимости от типа и вида, всякая машина контактной точечной сварки имеет электрическую и механическую части, пневмо- или гидросистему и систему водяного охлаждения. Процесс сваривания осуществляется таким образом: металл нагревается в месте пересечения стержней, оплавляется и под действием сжимающих усилий происходит скрепление стержней. Прочность сварки в данном случае будет зависеть от размеров сварной точки, которые в свою очередь обусловлены формой и размерами контактной поверхности электродов, силой тока, временем его протекания, а также от силы сжатия и поверхности свариваемых деталей.
Станок точечной сварки целесообразно использовать, если требуется выполнить работы с деталями малых размеров. Контактная точечная сварка не слишком энергозатратный процесс, зато позволяет добиться высокой надежности соединений.
Принцип контактной сварки - обязательное использование в течение точно рассчитанного времени тепла и двустороннего давления.
Электрический ток возникает между двумя катодом и анодом, которые сжимают две металлические пластины. При этом в точке сжатия создается слой расплавленного металла, что обусловлено повышением температуры, вызванным сопротивлением металла электрическому току. Как правило, электроды изготовлены из сплава с высоким содержанием Cu, поскольку медь характеризуется меньшим сопротивлением электричеству. Дополнительным фактором, способствующим соединению и препятствующим выплеску жидкого металла из сварочной ванны, служит механическое давление, производимое катодом и анодом.
Оборудование контактной сварки состоит из следующих узлов:
Металлы, используемые в промышленности, имеют разные характеристики сопротивления электрическому току. Разнится и время, необходимое для расплавления металла в точке соприкосновения.
Аппарат контактной точечной сварки устроен таким образом, что весь процесс протекает в четыре этапа:
Сварочный аппарат контактной точечной сварки может быть двух типов - трансформатор и выпрямитель. В первом случае устройство работает от сети переменного тока. Трансформатор, входящий в схему, преобразовывает высокое электрическое напряжение в низкое (1,0 - 25,0 V). Второй тип оборудования использует принцип выпрямления переменного электрического тока и преобразования его в постоянный. Данные устройства более эффективны, поскольку возможно продуцирование более высокого сварочного тока. Кроме этого, выпрямители менее требовательны к первичному электропитанию.
Обязательным условием качественной сварки является контроль времени воздействия и механического давления, оказываемого сварочными электродами.
Способом контактной точечной сварки соединяют следующие металлы:
Особенности применения разных способов контактной сварки
В настоящее время одним из самых производительных методов получения неразъемных соединений является контактная сварка . Применяется оборудование, в том числе машина точечной сварки, в различных отраслях промышленности, благодаря методу можно достичь высокой степени механизации, автоматизации, роботизации производства. Любой аппарат контактной сварки использует следующий принцип - кратковременный нагрев деталей до пластичности электрическим током с одновременным применением усилия сжатия. Скорость нагрева и пластической деформации при этом высока. В промышленности распространены несколько способов контактной сварки. Аппарат точечной сварки используется приблизительно в 80-ти процентах соединений. Метод широко применяют в радиоэлектронике, производстве автомобилей, вагоно- и самолетостроении, строительстве. К примеру, конструкция современного авиалайнера насчитывает миллионы сварных точек. Толщины свариваемых деталей варьируют от нескольких микрон до 0,03 м.
Стыковая сварка, занимая второе место (около 10%) оплавлением применима в строительстве трубопроводов, железнодорожных путей, автомобильной промышленности. С помощью метода соединяют бесстыковые ж/д- пути, трубы разного диаметра, ободья колес. Диапазон используемых материалов достаточно широк - конструкционные стали, латунь, сплавы цветных металлов.
На третье место по области применения (~ 7%) выходит шовная контактная сварка. Особенно хорошо себя зарекомендовал метод при производстве герметичных резервуаров, в том числе таких, которые предполагается использовать под давлением. С помощью шовной сварки изготавливают топливные баки самолетов, автомобилей, плоские отопительные радиаторы, емкости стиральных машин, холодильные шкафы и пр. Метод позволяет получать надежные соединения, способные выдерживать высокие нагрузки в условиях вакуума или крайне высокого давления. Метод стыковой сварки сопротивлением используется с ограничениями, поскольку равномерный нагрев торцевых окончаний обеспечить не удается. Вследствие этого надежный контакт по всей поверхности стыка не может быть получен. Применяют способ при соединении изделий малого круглого сечения (проволоки, стрежней, труб и пр.). Около 3% соединений приходится на рельефную сварку. Как пример использования метода, можно указать: в автомобилестроении - крепление к капоту транспортных средств скобы; в радиоэлектронике - крепление к тонким деталям проволоки и пр.
|
В.Г. Квачев (Институт кибернетики АН УССР)
Контактная точечная сварка - один из самых производительных способов соединения металлов. В связи с широким использованием ее в массовом производстве и отсутствием совершенных методов неразрушающего контроля особое значение приобретает строгое соблюдение требований, предъявляемых к технологическому процессу на этапах подбора режима, подготовки материалов под сварку, сборки деталей и т.д. При этом подбор оптимального режима сварки определяет воспроизводимость заданного качества соединений. Нетрудно показать, что при прочих равных условиях и постоянной колеблемости основных параметров режима функция стабильности качества y = f ( x 1, x 2… x n ) - параметры режима, зависит от соотношения этих параметров и имеет максимум в области оптимальных режимов сварки.
При точечной сварке материала определенной толщины режим задается временными зависимостями сварочного тока I св (t) и усилия сжатия F c ж ( t ), а также размерами и формой контактной поверхности электродов.
Рядом исследователей предложены формулы для расчета тока, как основного параметра, обусловливающего выделение тепла при сварке . Однако попытки их практического использования сопряжены с известными трудностями, вызванными сложностью расчетов и несовпадением полученных данных с практическими результатами . В последнее время для определения режимов сварки применяют теорию подобия или метод обобщенных переменных .
Однако существующие аналитические методы позволяют лишь предварительно оценить область изменения параметров режима, окончательный выбор которых требует существенного экспериментального корректирования.
Результаты корректирования расчетных и табличных значений параметров практически всецело зависят от квалификации технолога- сварщика, его опыта и методики, используемой при подборе режима. Естественно, такой подход привносит субъективный фактор, что зачастую приводит к непроизводительным затратам времени и материалов.
Выбор и корректирование режимов сварки - типичная задача оптимизации, т.е. нахождения наилучших в определенном смысле значений параметров режима. При заданном критерии качества (обычно это диаметр ядра (d я или разрывное усилие) задача оптимизации заключается в определении параметров, принадлежащих некоторой области допустимых значений и обеспечивающих экстремум выбранного критерия.
При наличии аналитической зависимости между управляющими параметрами режима и критерием качества решение этой задачи не составляет особого труда. Однако недостаточная изученность процесса сварки, большое количество параметров и случайный характер возмущений не позволяют получить достаточно точного аналитического описания. Поэтому оптимальные параметры режима могут быть определены с помощью методов математического планирования экспериментов, основанных на обработке данных, которые получены непосредственно на действующем объекте. При этом в отличие от аналитического исследования осуществляется локальное изучение поверхности отклика по результатам некоторого набора экспериментов, В результате ряда последовательных процедур изучения поверхности отклика получают его экстремальное значение, причем эксперименты планируются таким образом, чтобы минимизировать количество опытов и время, затрачиваемое на поиск экстремума. Обычно наиболее эффективно использование факторных методов планирования, получивших в последнее время широкое распространение при исследовании технологических процессов.
Для решения поставленной задачи был применен метод последовательного симплекс-планирования . Основная идея его заключается в том, что поверхность отклика в некоторой области аппроксимируется линейным приближением с помощью минимального числа экспериментальных точек, образующих симплекс, и движение по этой поверхности в поисках оптимального значения осуществляется путем отбрасывания вершины симплекса с меньшим откликом и построения новой, являющейся зеркальным отображением отброшенной. Это позволяет совместить процесс из учения поверхности отклика с перемещением по ней. Достигнув области экстремума, симплекс начинает вращение вокруг вершины максимальным откликом. Это свидетельствует о том, что все остальные вершины, определяемые соотношением исходных параметров, дают меньший по сравнению с дентальной выход и используются для определения окончания процесса оптимизации.
Более подробное описание алгоритма метода симплекс-планирования будет рассмотрено ниже. Здесь же необходимо отметить основные достоинства, обусловившие выбор этого метода для решения задачи:
1) использование его не требует специальных математических знаний. Вычисления крайне просты, все приемы формализованы, поэтому метод пригоден как для ручной, так для машинной реализации;
2) направление движения определяется не точными количественными значениями отклика, а лишь соотношением между ними. Это особенно важно в случае затруднений при измерении показателя качества сварки;
3) ввиду того, что перемещение симплекса основывается на качественной информации не нужно предъявлять слишком высокие требования к точности поддержания и измерения значений параметров, соответствующих координатам вершин. Это позволяет использовать метод непосредственно в производственных условиях, где измерение и поддержание значений параметров с высокой точностью затруднены.
Ниже на примере выбора оптимального режима точечной сварки материала Д16АМ мм на низкочастотной машине показана методика применения симплекс-планирования. Эксперимент планировался для двух независимых переменных режима: максимального значения импульса сварочного тока I св max и усилия сжатия электродов F сж . Остальные параметры (время сварки, диаметр электро да d э радиус его заточки R з и т.д.) поддерживались на заданном уровне.
На основании данных таблиц рекомендованных
режимов выбирались диапазон изменения каждой из переменных: 25 кА
I св max
35 кА, 280 кг
сж
400 кг – интервал варьирования
; величина
кА,
кг.
В качестве критерия оптимизации принимали диаметр ядра сварной точки. Переменные режима измерялись с помощью специализированной аппаратуры .
Симплексом, как известно, называется простейшая выпуклая геометрическая фигура, обладающая минимальным количеством вершин n +1, где n - число исследуемых переменных. В рассматриваемом случае при n =2 регулярный симплекс представляет собой равносторонний треугольник, координаты вершин которого в пространстве исследуемых переменных определяют план опытов.
Начальный симплекс строился для режима I св max = 175. F сж = 120 . Ввиду того что предварительная оценка направления движения затруднена, ориентация первоначального симплекса произвольна. Поэтому расположим его сторону А 1 – А 2 параллельно оси тока (рисунок, а). Учитывая выбранные интервалы варьирования параметров и пользуясь матрицей планирования , строим начальный симплекс A 1 A 2 A 3 . Результаты опытов в вершинах симплекса (табл. 1) показали, что минимальное значение диаметра ядра дает режим, определяемый точкой А 2 . Поэтому для осуществления движения в направлении увеличения отклика необходимо отбросить точку А 2 и на оставшейся стороне А 1 –А 3 достроить новый симплекс путем добавления точки А 4 .
Координаты новой точки определяются следующим соотношением:
A ji =2/n (A 1i + A 2i + …+ A ji + …+ A k +1. i ) - A ji
i =1, 2, 3,…, k .
Здесь первый индекс обозначает номер вершины симплекса, а второй - ее координату: j - номер вершины с минимальным откликом. Для рассматриваемого случая координаты точки А 4 вычисляются так:
A 4 (F сж )=2/2 [ A 1 (F сж )+ A 3 (F сж )]– A 2 (F сж );
A 4 (I св max )=2/2 –A 2 (I св max ).
После проведения эксперимента в точке A 4 производится сравнительная оценка диаметра ядра для режимов A 1 , A 3 , A 4 . Точка симплекса с минимальным выходом отбрасывается и описанная процедура повторяется.
Рис. Траектория движения симплекса при определении оптимального режима сварки (d э =20мм, R з =75мм)
А - сплава Д16АМ; б – сплава АМг6; в – нержавеющей стали 1Х18Н9Т
Как видно из рисунка и табл. 1, после достижения симплексом точки А 8 поступательное движение прекратилось.
Таблица 1
|
№ опыта |
Симплекс |
Точка, в которой проводится опыт |
Координаты вершин |
d я , мм |
|
|
I св max |
F сж |
||||
|
A 1 A 2 A 3 |
|||||
|
A 1 A 2 A 3 |
|||||
|
A 1 A 2 A 3 |
|||||
|
A 1 A 3 A 4 |
|||||
|
A 3 A 4 A 5 |
|||||
|
A 4 A 5 A 6 |
|||||
|
A 5 A 6 A 7 |
|||||
|
A 6 A 7 A 8 |
|||||
|
A 6 A 8 A 9 |
|||||
|
A 8 A 9 A 10 |
A 10 |
||||
|
A 8 A 10 A 11 |
A 11 |
||||
|
A 8 A 11 A 12 |
A 12 |
||||
|
Примечание. В опытах № 10, 11 произошел выплеск. |
|||||
При сварке на режиме, определяемом точкой А 10 , диаметр ядра увеличился, но при этом произошел выплеск. Следующий симплекс был построен на стороне А 8 …А 10 , и эксперимент, проведенный в точке А 11 , также привел к выплеску. Завершающий опыт в вершине А 12 дал существенно меньшие размеры диаметра ядра по сравнению с режимом, определяемым точкой А 8 .
После завершения цикла вращения симплекса вокруг вершины А 8 оказалось, что режимы A 9 , A 10 , A 11 , A 12 дают меньший диаметр ядра либо приводят к выплескам.
Для уточнения координат оптимального режима в точке А 8 был проведен ряд опытов, которые дали хорошую воспроизводимость результатов. Таким образом, в качестве оптимального был определен режим, соответствующий вершине А 8 с координатами I св max =190, F сж =104.
Аналогичный эксперимент по выбору оптимального режима сварки был проведен также для материалов АМг6 и 1Х18Н9Т мм . Траектории движения симплексов для них приведены на рис. б и в. В табл. 2 указаны оптимальные режимы в натуральных единицах.
Таблица 2
|
Свариваемый материал |
I св max , к А |
F сж , кг |
|
Д16АМ |
31,2 |
|
|
АМг6 |
17,6 |
|
|
1Х18Н9Т |
Литература
1. А.С. Гельман, Технология и оборудование контактной сварки, Машгиз, М., 1960.
2. К.А. Кочергин, Вопросы теории контактной сварки, Машгиз, М, - Л., 1950.
2. Г.Ф. Скакун, А.А. Чакалаев, К вопросу расчета некоторых параметров режима точечной сварки легких сплавов, сб. «Надежность сварных соединений и конструкций», «Машиностроение», М, 1967.
3. В.К . Лебедев, Ю.Д. Яворский, Применение критериев подобия для определения режимов сварки, «Автоматическая сварка», № 8, 1960.
4. В.В. Налимов, Н.А. Чернова, Статистические методы планирования экстремальных экспериментов, «Наука», М., 1965.
5. Б.Е. Патон и др., Автоматизация экспериментальных исследований сварочных процессов, «Автоматическая сварка», № 6, 1970.
6. П.В. Ермуратский, Симплексный метод оптимизации, «Труды МЭИ», вып. 67, 1966.
