Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время широкое развитие получили
-.. _информационные технологии' коиструкторско-технологической подготовки производства."" Применение компьютерных методов проектирования позволяет сократить или совсем отказаться от дорогостоящей экспериментальной отработки технологии производства. Однако использование этих методов для контактной точечной сварки (КТС) затруднительно из-за отсутствия прикладною программного обеспечения.
Проектирование технологии КТС включает анализ свариваемости металла
и конструкции соединения, выбор сварочной машины и типа электродов, а так-
*>кё определение параметров режима сварки для обеспечения требуемых харак
теристик соединения: размеров литой зоны, зазора между деталями и глубины
отпччитка-зЛектродда і <ри з>іи:.ї лсо?х"дчмо проведение серий натурных экспе
риментов, требующих больїшіх трудозатрат. '
Прикладное программное обеспечение (ПО) для проекгирииапит техно,,<,-. гии КТС должно позволять выбирать оптимальный режим сварки по заданным і свойствам соединений, причем одним из критериев оптимизации является стабильность качества соединений. Экспериментальная оценка качества соедине-. ний на начальном этане создания технологии сварки, особенно когда не решен вопрос о типе машины, невозможна. Сокращение сроков проектирования и ос-пггння новой технологии обусловливает необходимость отказа от эмпирического метода и тискания эффекгиьнмя мето/мд рационализации исследований и проектирования технологии. Т^ли природа явлений, протекающих а тсхїіол'чи-ческом процессе сварки, известна, то его можно изучать путем маїемнтпческпіо моделирования. Важным преимуществом моделирования является унни^риси-ность результатов такого исследования и возможность их использовании и самом широком диапазоне параметров.
Цель работы. Целью исследования является разработка компьютерной системы проектирования технологии КТС стальных деталей на машинах переменного тока путем исследования значимости технологических факторов и создания детерминированной модели, обеспечивающей адекватное воспротведе-. ние реальных процессов, происходящих при сварке, за приемлемое для и и же- ; . нерных расчетов время.
Методы исследования. Для решения поставленных в работе 'а іач были проведены математическое моделирование процесса с использованием чиє іен-ных методов решения системы дифференциальных уравнений и сопоставление результатов моделирования с экспериментальными данными на основе статистических критериев значимости.
Научная новизна.
1.Разработана детерминированная модель для компьютерной системы '"проектирования технологии КТС на основе решения системы дифференпнпль-
цых уравнений электрическогр потенциала, теплопроводности и пластической деформации. В этой системе:
предложена формула граничных условий уравнения электрического пог тенЦиала для учета влияния шунтирования ранее сваренными точками;
учтена форма импульсов тока контактной машины, зависящая от характеристик деталей и параметров машины;
учтена геометрия рабочей поверхности электродов;
обеспечено воспроизведение процессов формирования зазора между деталями г! отпечатка электродов на поверхности деталей,
2.Предложены методика и критерий'Прогноза возникновения выплеска на основе анализа текущих значений отношения величины зазора к ширине пластического пояска в контакте между деталями. Установлено, что При сварке низкоуглеродистых с гелей выплеск возникает, если указанное отношение > 0,.
3.Установлено, Что численная реализация нелинейной модели позволяет . воспроизводить влияние основных технологических параметров на кинетику формирования литого ядра, контакта, зазора между деталями, а также отпечатка от электродов и физические условия возникновения вьішіеска.
Практическая ценность, Практическая ценность работы состоит в создании программного обеспечения SJ4JTSIM для определения оптимальной области параметров сварки и прогнозирования качества процесса формирования шва, позволяющего снизить производственные затраты при исеяедозанше И проектировании технологии, а также использовать его для целей обучения.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на 1-й и 2-й Всероссийских научно-технических конференциях "Компьютерные технологии в соединении материалов" (Тула, 1995, 1998 гг.), на конференции Немецкого общества сварщиков (Дуйсбург, 1998 г.), на научном семинаре кафедру "Оборудование и технология сварочного производства" ТулГУ (Тула, 1998 г.), на научном семинаре сектора "Технология сварки летательных аппаратов" ка-федры "Технология металлических материалов" МАТИ - Российского государственного технологического университета им. К, Э. Циолковского (Москва, 1998 г.).
Публикации. Содержание работы изложено в 5 публикациях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов по работе, списка использованной литературы и приложений, Она изложена'ш 120 страницах машинописного текста, содержит 40 рисунков и 5 таблиц. Список литературы включает 70 наименований.