Введение к работе
Актуальность работы. В современной электронной технике С ЭТ 5 применяется бользое количество изделии, в массовом производстве которых необходимо выполнять неразгвмные Т-образные соединенна проволок с тонкостенными корпусными деталями из разноименных металлов, покрытых различными материалами, часто дефицитными и дорогостоящими. Такие соединения получавт на автоматическом оборудовании высокопроизводительным способом - стыковой контактной микросваркой сопротивлением. От качества сварки в сильной мере зависит работоспособность изделий, долговечность и надежность ЭТ при эксплуатация. Поэтому актуальной задачей сварочной техники в электронной промивленности (ЭП) является дальнейпее повызенио стабильности и улучпение прочностных свойств Т-образных соединений при снихении себестоимости изделий.
Типичным примером подобных конструкций являптся сварныо узлы резисторов, в которых покрытая недная проволока соединяется с никелированными латунными колпачками. Анализ качества сварки таких узлов на предприятиях "Ресурс", "Орбита" и др. показал, что существующая технология и оборудование не обеспечивают стабильной прочности соединений, а при замене серебра, применяемого для покрытия проволоки, менее дефицитными материалами происходит увеличение брака в 4...5 раз. При этом не только снихается фактическая производительность оборудования и сдерживается зирокое внедрение более деае-вых изделий, но и значительное количество дефектных узлов попадает на последующие операции изготовления резисторов, а затем - к потребителям. Производство и потребители при этом несут значительные материальные и моральные потери.
Эффективность сварочного производства в ЭП может быть повышена при комплексном подходе к соверпенствовании технологии и оборудования, который вклпчает применение более рационального цикла сварки и замену используемого в настоящее время выборочного послеоперационного контроля качества, связанного с разрупениеы сварных соединений и обладавшего низкой достоверностьо и малой производительностью, не-разруыашцим методом контроля кагдого соединения по параметрам процесса. Однако исследования в этом направлении проводились недоста-- точно. Данная работа выполнялась по задании промыпленности,
Цаль работы. Улучааниэ качества и повнавние производительности контактной стыковой сварки сопротивленцы малогабаритных узлов резисторов путем совершенствования технологии и оборудования и разработки системы автоматического управления процессом и контроля качества соединений по обобщавшим параметрах.
Основные задачи работы. Разработать методы и экспериментальные средства для исследования кинетики процесса сварки и формирования Т-образных соединений покрытых деталей при контактной микросварке с различным характером приложения усилия привода механизма сжатия.
Исследовать особенности формирования соединений при сварке с постоянным усилием и обосновать требования к параметрам рационального цикла сварки с переменным усилием привода.
Разработать оптимальнув технологию сварки узлов резисторов различных типоразмеров.
Исследовать закономерности процесса сварки и формирования соединений при сварке с переменным усилием привода.
Разработать методы и средства организации автоматического управления процессом и контроля качества соединений по параметрам усилия в зоне сварки.
Научная новизна. Установлены особенности кинетики формирования Т-образных г.сздинений покрытой медной проволоки с тонкостенной корпусной детальо ии ки::олирсзгкного томпака при контактной сварке сопротивлением с различным характерен осадки проволочной детали и обоснован характер соединения, удовлетворяющего треиованиям, предъявляемым к сварным узлам резисторов. Показано, что необходимым качеством обладают соединения, полученные в твердой фазе по всей площади контакта, включая его периферийную зону.
Доказана возможность значительного повішення эффективности технологического процесса контактной сварки Т-образных соединений на автоматах путем использования импульса тока трапецеидальной форми и цикла сжатия малым начальным и нарастающим синхронизированно с величиной сварочного тока усилием комбинированного привода. Цикл сжатия переменным усилием привода создает высокую степень локализации пластической деформации металла в приконтактных слоях и благоприятное формоизменение на установочной длине проволочной детали, обусловливающее независимо от материала ее покрытия необходимые условия для образования высококачественного твердофазного соединения по всей площади контакта. Применение импульса тока трапецеидальной формы обеспечивает увеличение стойкости электродной оснастки и повышение производительности автоматического оборудования.
Разработана математическая модель процесса сварки по рациональной циклограмме Т-образных соединений деталей различных типоразмеров, ставвая основой номограммы эффективных режимов для иирокой номенклатуры маломочных резисторов.
Установлена взаимосвязь кинетики процесса сварки и критериев ка-
5 чества Т-образных соединений с характером изменения усилия, развиваемого в зоне стыковой сварки сопротивлением. Выявлены наиболее информативные параметры усилия для использования их в качестве обобаавщих.
Разработаны методы и организация автоматического управления циклом нагрева с обратной связью по средней скорости снижения усилия в зоне соединения при нагреве металла до сварочной температуры и автоматического неразрциавцего контроля по величине максимального усилия, развиваемого в контакте на заклпчительной стадии осадки проволочного вывода.
Практическая ценность работы. В результате проведенных исследований выявлены условия и пути, обеспечиваваие формирование высококачественных Т-образных соединений тонколистового никелированного томпака с медной проволокой независимо .от натериала ее покрытия. Для реализация условий сварки на серийных автоматах созданы специальные средства получения импульса тока трапецеидальной формы с автоматическим регулированием длительности протекания и цикла саатия деталей малым начальным и нараставзим в процессе сварки усилием. Предлозена номограмма эффектирных регимов, обеспечивавших сварку Т-образных узлов различных типоразмеров с нормативной прочностьи при повызенной производительности (150 св./мин.) автоматического оборудования.
Разработан метод и средства реализации автоматического неразру-павдего контроля сварных узлов, лозволящие с высокой достоверностью (96%) исключать из дальнейпего технологического процесса соединения низкого качества.
Разработанные средства, технология и резимы сварки по результатам опытно-промышленных испытаний, проведенных в массовом производстве резисторов (ПО: "Ресурс", г.Богородицк; "Орбита", г.Нижний Новгород), рекомендованы к внедрении.
Апробация работы. Основные полохения диссертационной работы докладывались и обсуядались на: II Всесоизной конференции "Актуальные проблемы сварки цветных металлов" (Тапкент, 1982 г.); Всесоизной научно-технической конференции "Проблемы совервенствова-ния контактной сварки" (Псков, 19G7 г.); Российской научно-технической конференции "Материалы и упрочнявцие технологии" (Курск, 1994 г.); научных семинарах кафедры "Навины и автоматизация сварочных процессов" МГТУ им.Н.Э.Баумана (1983 г.) и кафедр "Оборудование и технология сварочного производства" Липецко-о (1996 г.) и Курского (1982 - 1996 г.г.) государственных технических университетов.
Публикации. По материалам работы опубликовано 14 научно-технических статей и получено 6 авторских свидетельств СССР.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, списка использованной литературы и приложений, в которых представлены материалы, отражающие практическую значимость полученных результатов. Обций объзм работы составляет 227 страниц машинописного текста, включая 64 рисунка, 21 таблицу, 166 наименований использованных источников и приложения.