Методика определения критерия образования качественных Т-образных соединений при контактной рельефной сварке с помощью математического моделирования

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.

1. О 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.

2. Экспериментальное определение энергетических параметров процесса контактной рельефной сварки / А. Ю. Поляков [и др.] // Вестник Белорус.-Рос. ун-та. 2017. № 1. С. 74–83.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.