satНАУКА и ТЕХНИКАScience & Technique2227-10312414-0392Belarusian National Technical University10.21122/2227-1031-2025-24-1-24-32sat-2832Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕMECHANICAL ENGINEERING АND ENGINEERING SCIENCEМетодика определения критерия образования качественных Т-образных соединений при контактной рельефной сварке с помощью математического моделированияMethodology for Determining the Criterion for the High-Quality Formation of T-Shaped Joints by Resistance Projection Welding Using Mathematical ModelingЮмановД. Н.YumanauD. N.

Кандидат технических наук

Адрес для переписки: Юманов Дмитрий Н. – Межгосударственное образовательное учреждение высшего образования «Белорусско-Российский университет», пр. Мира, 43, 212000, Могилев, Республика Беларусь. Тел.: +375 22 224-47-77 oitsp.dmitriy.y@gmail.com

 

Address for correspondence:Yumanau Dzmitry N. –Inter-State Educational Institution of Higher Education “Belarusian-Russian University”,43, Mira Ave.,212000, Mogilev, Republic of Belarus.Тел.: +375 22 224-47-77oitsp.dmitriy.y@gmail.com

 

oitsp.dmitriy.y@gmail.comФурмановС. М.FurmanauS. M.

Кандидат технических наук, доцент

г. Могилев

Mogilev

ЮмановаА. Н.YumanavaH. N.

Инженер

г. Могилев

Mogilev

Белорусско-Российский университетБеларусьBelarusian-Russian UniversityBelarus2025190220252412432Copyright © Юманов Д.Н., Фурманов С.М., Юманова А.Н., 20252025Юманов Д.Н., Фурманов С.М., Юманова А.Н.Yumanau D.N., Furmanau S.M., Yumanava H.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sat.bntu.by/jour/article/view/2832

Контактная рельефная сварка различных материалов и сплавов приобрела широкое распространение в разных отраслях машиностроительной промышленности благодаря высокой производительности процесса, технико-экономическим показателям производства и обширному разнообразию типов сварных соединений. Несмотря на широкую распространенность, технологические процессы контактной рельефной сварки в производственных условиях не всегда способны обеспечить стабильно высокое качество сварных соединений. В связи с тем, что расчет параметров режима сварки проводят по универсальной методике, основанной на уравнении теплового баланса, отсутствуют рекомендательные параметры для разных типов соединений, что, как правило, приводит к завышению или занижению значений сварочного тока. Неверно определенные режимы контактной рельефной сварки приводят к появлению большого ряда дефектов Т-образных соединений. Одним из эффективных способов повышения качества сварных соединений, получаемых контактной рельефной сваркой, является математическое моделирование. Существующие математические модели процесса контактной рельефной сварки, как правило, обладают значительными приближениями в задании важных, с точки зрения цикла сварки, параметров режима, поэтому разработка модели, учитывающей их, является актуальной задачей. В статье рассматривается разработанная методика математического моделирования процесса контактной рельефной сварки Т-образных соединений с учетом фазового регулирования мощности тепловложения, которая используется для определения влияния энергетических параметров режима на характеристики перемещения подвижного электрода контактной сварочной машины. По результатам математического моделирования получены рекомендательные зависимости параметров режимов контактной рельефной сварки Т-образных соединений. Модель процесса контактной рельефной сварки Т-образных соединений реализована в программном продукте ANSYS. Адекватность разработанной методики математического моделирования подтверждена при помощи экспериментальных исследований процесса контактной рельефной сварки.

Resistance projection welding of various materials and alloys has become widespread in various branches of the machine-building industry due to the high productivity of the process, technological and economic parameters of manufacture of  manufacture  and  a  wide  diversity  of  types  of  welded  joints.  Despite  its  widespread  use,  technological  processes of resistance projection welding in production conditions are not always able to provide consistently high quality of welded joints. Due to the fact that the calculation of welding operation parameters is carried out according to a universal methodology based on the heat balance equation, there are no recommended parameters for different types of joints, which, as a rule, leads to an overestimation or underestimation of welding current values. Incorrectly defined parameters of projection welding lead to the appearance of a large number of defects in T-shaped joints. Mathematical modeling is one of the effective ways to improve  the  quality  of  welded  joints  obtained  by  resistance  projection  welding.  Existing  mathematical  models  of the projection welding process, as a rule, have significant approximations in setting important parameters of the operation from the point of view of the welding cycle, therefore, the development of a model that takes them into account is an urgent task. The paper examines the developed method of mathematical modeling of projection welding process of T-shaped joints, taking into account the phase control of the heat input power, which is used to determine the influence of energy mode parameters on displacement characteristics of movable electrode of a contact welding machine. Based on the results of mathematical modeling, recommended dependences of the parameters of resistance projection welding modes of T-shaped joints have been obtained. The model of the resistance projection welding process of T-shaped joints is implemented in the ANSYS software product. The adequacy of the developed mathematical modeling methodology has been confirmed by experimental studies of the resistance projection welding process.

контактная рельефная сваркаматематическое моделированиеэнергетические параметры контактной сваркиперемещение электрода при контактной сваркекритерии обеспечения требуемого качества сварных соединенийresistance projection weldingmathematical modelingenergy parameters of resistance projection weldingelectrode displacement during resistance weldingcriteria for ensuring the required quality of welded jointsReferencesО фазовом регулировании мощности тепловложения в межэлектродную зону при контактной рельефной сварке / С. М. Фурманов [и др.] // Вестник Белорус.Рос. ун-та. 2018. № 1. С. 80–91.Furmanov S. M., Polyakov A. Yu., Yumanov D. N., Kukharev A. N. (2018) On Phase Control of Heat Input in the Interelectrode Space During Resistance Welding. Vestnik Belorussko-Rossiiskogo Universiteta [Bulletin of the Belarusian-Russian University], (1), 80–91 (in Russian).Экспериментальное определение энергетических параметров процесса контактной рельефной сварки / А. Ю. Поляков [и др.] // Вестник Белорус.-Рос. ун-та. 2017. № 1. С. 74–83.Polyakov A. Yu., Furmanov S. M., Fedotov B. V., Yumanov D. N., Kolobova M. S. (2017) Experimental Determination of Energy Parameters of the Resistance Relief Welding Process. Vestnik Belorussko-Rossiyskogo Universiteta [Bulletin of Belarusian-Russian University], (1), 74–83 (in Russian).Юманов, Д. Н. О моделировании термоэлектрических процессов при контактной рельефной сварке / Д. Н. Юманов, С. М. Фурманов // Материалы, оборудование и ресурсосберегающие технологии: материалы Междунар. науч.-техн. конф. / редкол.: И. С. Сазонов (гл. ред.) [и др.]. Могилев: Белорус.-Рос. ун-т, 2018. C. 189.Yumanau D. N., Furmanov S. M. (2018) On Modeling Thermoelectric. Materialy, oborudovanie i resursosberegayushchie tekhnologii: materialy Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. [Processes during Resistance Relief Welding. Materials, Equipment and Resource-Saving Technologies: Proceedings of Scientific and Technical Conference]. Mogilev, Belarusian-Russian University, 189 (in Russian).Юманов, Д. Н. Моделирование процесса контактной рельефной сварки с программным управлением мощностью тепловложения // Юманов Д. Н., Королев Е. М. // Материалы, оборудование и ресурсосберегающие технологии: материалы Междунар. науч.техн. конф. / редкол.: М. Е. Лустенков (гл. ред.) [и др.]. Могилев: Белорус.-Рос. ун-т, 2022. C. 198.Yumanau D. N., Korolev E. M. (2022) Simulation of the Process of Contact Relief Welding with Software Control of Heat Input Power. Materialy, oborudovanie i resursosberegayushchie tekhnologii: materialy Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. [Materials, Equipment and ResourceSaving Technologies: Proceedings of Scientific and Technical Conference]. Mogilev, Belarusian-Russian University, 198 (in Russian).Numerical Analysis of Projection Welding on Auto-Body sheet Metal Using a Coupled Finite Element Method / W.-F. Zhu, Z.-Q. Lin, X.-M. Lai, A.-H. Luo // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2006. Vol. 28, No 1–2. P. 45–52. https://doi.org/10.1007/s00170-004-2336-8.Zhu W.-F., Lin Z.-Q., Lai X.-M., Luo A.-H. (2006) Numerical Analysis of Projection Welding on Auto-Body Sheet Metal Using a Coupled Finite Element Method. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 28 (1–2), 45–52. https://doi.org/10.1007/s00170-004-2336-8.Numerical Simulation of Resistance Spot Welding of Al to Zinc-Coated Steel with Improved Representation of Contact Interactions / Z. Wan, H.-P. Wang, M. Wang [et al.] // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2016. Vol. 101. P. 749–763. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.05.023.Wan Z., Wang H.-P., Wang M., Carlson B. E., Sigler D. R. (2016) Numerical Simulation of Resistance Spot Welding of Al to Zinc-Coated Steel with Improved Representation of Contact Interactions. International Journal of Heat and Mass Transfer, 101, 749–763. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.05.023.Юманов, Д. Н. О расчете мощности при контактной рельефной сварке с помощью математического моделирования ANSYS / Д. Н. Юманов // Новые материалы, оборудование и технологии в промышленности: материалы Междунар. науч.-техн. конф. молодых ученых / редкол.: М. Е. Лустенков (гл. ред.) [и др.]. Могилев: Белорус.-Рос. ун-т, 2023. C. 98.Yumanau D. N. (2023) On Calculating Power in Resistance Projection Welding Using ANSYS Mathematical Modeling. Novye materialy, oborudovanie i tekhnologii v promyshlennosti: materialy Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. molodykh uchenykh [New Materials, Equipment and Technologies in Industry: Proceedings of International Scientific and Technical Conference of Young Scientists]. Mogilev, Belarusian-Russian University. 98 (in Russian).О влиянии параметров режима контактной рельефной сварки с программным управлением мощностью тепловложения на стабильность прочностных показателей соединений / Д. Н. Юманов, С. М. Фурманов, И. Н. Смоляр [и др.] // Вестник Белорус.-Рос. ун-та. 2020. № 3. С. 80–91.Yumanov D. N., Furmanov S. M., Smolar I. N., Kamchitskaya I. D., Koroteyev A. O. (2020) On the Influence of the Parameters of the Resistance Relief Welding Mode with Programmable Control of the Heat Input Power on the Stability of the Strength Parameters of the Joints. Vestnik Belorussko-Rossiyskogo Universiteta [Bulletin of Belarusian-Russian University], (3), 80–91 (in Russian).Юманов, Д. Н. О перемещении подвижного электрода при контактной рельефной сварке как критерии образования качественного соединения / Д. Н. Юманов, И. А. Наумовец, Л. С. Малашенко // Новые материалы, оборудование и технологии в промышленности: материалы Междунар. науч.-техн. конф. / редкол.: М. Е. Лустенков (гл. ред.) [и др.]. Могилев: Белорус. Рос. ун-т, 2020. C. 105.Yumanau D. N., Naumovets I. A., Malashenko L. S. On the Movement of the Movable Electrode during Resistance Relief Welding as a Criterion for the Formation of a High-Quality Joint. Novye materialy, oborudovanie i tekhnologii v promyshlennosti: materialy Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. [New Materials, Equipment and Technologies in Industry: Proceedings of Scientific and Technical Conference]. Mogilev, Belarusian-Russian University, 105 (in Russian).О влиянии энергии тепловложения на ширину линии сплавления Т-образных соединений при рельефной сварке с программным управлением / С. М. Фурманов Д. И. Якубович, Д. Н. Юманов [и др.] // Вестник Белорус.-Рос. ун-та. 2021. № 4. С. 88–95.Furmanov S. M., Yakubovich D. I., Yumanov D. N., Malashenko L. S., Naymovets I. A. (2021) On the Influence of Heat Input Energy on the Width of the Fusion Line of T-Shaped Joints during Projection Welding with Program Control. Vestnik Belorussko-Rossiyskogo Universiteta [Bulletin of Belarusian-Russian University], (4), 88–95 (in Russian).О влиянии тока подогрева на прочность соединений при контактной рельефной сварке / С. М. Фурманов [и др.] // Вестник Белорус.-Рос. ун-та. 2022. № 3. С. 87–95.Furmanov S. M., Yumanov D. N. Yakubovich D. I., Emel'yanov S. N., Korolev E. M. (2022) On the Influence of Heating Current on the Strength of Joints during Resistance Relief Welding. Vestnik Belorussko-Rossiyskogo Universiteta [Bulletin of Belarusian-Russian University], (3), 87–95 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.