автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Разработка и внедрение методов борьбы с деформациями при сварке крупногабаритных решетчатых сварных узлов с короткими швами

>ГБ ОД

I 6 янв 1ВЕ5

Донской Государственная Технический Университет

На правах рукописи ЗДК 621.791.019:539.374(04)

ШИННИКОВ ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ

РАЗРАБОТКА Н ВНЕДРЕНИЕ МЕТОДОВ БОРЬБУ С ДЕСОРЙАЦИШ ПРИ СВАРКЕ КРНПИОГАБАРИТНИХ РЕЖЕТЧЯТИХ СВПРН9Х УЗЛОВ С КОРОТКННи ИВА»!

(0S.03.0B. - Технологии н напнны сварочного производства).

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ростов - на - Дона 1334

Работа выполнена в Донском ордена Трудового Красного

Знамени Государственном Техническом Университете

Научней руководитель - член - корр. НА РФ,

доктор технических наук, профессор. Лукьянов В.Ф.

Научный консультант - кандидат технических наук,

профессор, Лвдмирский в.Г.

Официальные оппоненты - кандидат технических наук,

доцент, Вип В.В. академик АТ РФ. доктор технических наук, профессор. Двргеров Н.Г.

Ведущее предприятие - РостННМТН

Защита состоится "М." 1995 г. в час. на

заседании специализированного совета по присуждения ученой степени кандидата технических наук К.063.27.01 в Донском Государственном Техническом Университете. корпус 1. ауд. 252.

С диссертацией момно ознакомиться в библиотеке университета.

Отзыв о реферате, заверенный печатьв просим направить по адресу: 344008.г.Ростов-на-Дону.ГСП-8, пл.Гагармна.1, ДГТУ.

Автореферат разослан "¿1" О^гЛЩ. 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета

.1ИПУЛИН

ОБЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЧ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Сварочные деформации и напразення -ваишй фактор, определяаций соверзенство форм и разнеров сварных конструкций и существенно влиягщий на технологичность ее изготовления. Ниенно поэтоиу экспериментальному и теоретическое исследовании процессов образования сварочных-деформаций, а такве оценке их влияния на точность элементов сварних конструкций о научной литературе уделено больвое внимание.

Больвой вклад в развитие теории и практики внесли работы Г.А. Николаева. В.А. Винокурова, И.О. Окерблома, К.И. Гатовского, С.А. Куркина, А.Г.Григорьянца. D.H. Нахненко, B.C. Игнатьевой. И.П. Байковой, О.И. Стеклова, В.П. Сагалевича, С.А. Кузьминова, В.В. Зипа и других исследователей. Значительна успехи в области теоретических и практических исследований сварочных напрявений и деформаций, в которых главным оЗразом делается упор на вопросы точности изделий при сварке, связаны с именами A.A. Казимирова. П.И. Лобанова, A.A. Недосеки, В.И. Павловского, U.U. Чертова, И.И. Иданова, Э,Н. Anderson , А. Stanhope, Е. Hrikaua и других ученых. Однако вопросы точности крупногабаритных реветчатых конструкций налой аесткостм с короткими ввами, различно ориентированными в пространство не нашли своего ревения в существувщих исследованиях, а закономерности влияния основных конструктивцо-технологических Параметров (длины и толщины сварного соединения, весткости конструктивных элементов и вневнего закрепления) на величина поперечной усадки освещены недостаточно пэлно, что затрудняет оптимизации технологий изготовления сварной конструкции с цельв повывения ее точности.

Высокая трудоемкость изготовления ряда сварных узлов сельхозмавин, . обусловленная необходимость» исправления деформаций, определил» актуальность проведения исследований, направленных на изучение механизма образования поперечных деформаций коротких ввов, разработку методов их расчета и мероприятий, обеспечивающих точность изготовления славных реветчатых пространственных конструкций. Ревение данной проблем особенно вавно для конструкций сельхозмавин, где нередко требования высокой точности не подкреплена соответствующей технологией изготовления.

Цельс данного исследования является: на основании выявления закономерностей образования поперечной усадки коротких ■вов разработать и внедрить методы обеспечения точности изготовления реветчатых конструкций (на примере каркаса подбарабанья молотильного агрегата комбайна семейства "Дон").

На основании анализа состояния данной предметной области сформулированы следующие задачи:

1. Выявить закономерности образования сварочных деформаций при сварке коротких ввов.

2. Выявить закономерности влияния напряденного состояния металла, окрувавщего короткие квы на кинетику развития сварочных деформаций при воздействии активной растягивзда&й силы во время сварки.

3. Изучить влияние весткости технологической оснастки при сварке в закрепленном состоянии на кинетику поперечной усадки.

4. Разработать технологические рекомендации н исходные требования для проектирования роботизированного комплекса.

5. Оценить эффективность разработанных методов повышения точности сварных узлов при изготовлении изделий в заводских условиях при массовом производстве.

НйЭЧНйЯ НОВИЗНА. На основании проведенного комплекса теоретических и экспериментальных исследований установлены закономерности поперечной усадки коротких ввов при сварке в напрявекном состоянии под действием изгибающего полента о плоскости сварного вва, заклпчапциеся в следусцеи:

- в ивах, длина которых кеньэе внрикы пластины, поперечная усадка распределена неравномерно вдоль вва;

- наибольшая величина к знак поперечной усадки зависят от погонной акергйй, изгибавшего вонента и относительной длины вва;

- гаяразление сварки суцественно влияет на максимальное значение и характер распределения поперечной усадки: при сварке от края к центру пластины наблюдается больвая неравномерность распределения, чел прн сварке в обратной направлении:

- при наплавке валика на боковую поверхность кривого бруса существует такой ревим силового воздействия, когда изменение погонной энергии в акрокнх пределах не влияет на суииарнув деформации от нескольких ¡¿вив.

Остановленные закономерности позволили найти новое реиеиие

о

(Г.

актуальной задачи повывения точности крупногабаритных реветчатых узлов сельхозаазин с короткими ввами, которое вкачает:

- иодель образованна и развитиа деформаций изгиба поперечного сечения пластины при наплавке коротких поперечных ввов;

- расчетный метод прогнозирования остаточных дефорнаций изгиба полосы в зависимости от величины изгибавшего момента, погонной энергии: и практически реализовать результат исследования при разработке роботизированного комплекса сварки каркаса подбарабанья золотильного агрегата комбайна "Дон-1500".

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

Работа выполнялась в соответствии с планов научно -исследовательских работ ДГТН.

На основании проведенных исследований разработана и внедрена на Урвпинскон заводе "Сельхозмап" технология сборки н сварки каркаса подбарабанья РСИ 10.0i.19.0i0A. обеспечивающая уиеньоение деформаций, стабилизацив размеров после сварки. Спроектированы, изготовлены и испытаны: приспособления для сборки и сварки.

Разработан и создан роботизированный комплекс сварки каркаса подбарабанья комбайна "Дон - 1500" и внедрен на заводе "Урвпинсксельмав".

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результату работа докладывались:

- на республиканской научно-технической .конференции "Методы повывения точности изготовлецад! ударных конструкций", Киев, сентябрь 1986 г.

на мевдународной научнр-технической конференции "Комплексная автоматизация и рободаэдия производства сварных конструкций". Киев, март 1992 г.

на невдународной на^р-технической конференции "Современные проблемы сварочной щод и техники". Ростов - на -Дону, сентябрь 1993 г.

. СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из введения, трех глав, обцих выводов по работе, списка литературы, вклпчащего 132 наименования и приловения, содерзацего акты

3

внедрения результатов исследований. Работа изловена на 129 страницах текста с 81 рисунками и 9 таблицами.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЕйПИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы.Рост габаритов сельскохозяйственных мавии, интенсификация технологических процессов переработки продуктов сопрововдается повнвениеа требований точности сварных конструкций. Ревение современных проблен повасения точности сварных конструкций тесно связано с необкодшшетьп регулирования напрявенно-дефараироваиного состояния, создаваемого термическим циклом сварки плавлением.

В первой главе дан анализ исследований в рассматриваемой приолемкой области.

Рассматривается функциональное назначение н составные чести крупногабаритных рашшх реветчатых конструкций. Выявлено, что характерной особенность!! рассматриваем конструкт:« является наличие большого числа сварных свои относительно нзбояьйой длянк и'занимавших часть поперечного сечения детали. Например, в каркасе подбарабаньа комбайна "Дон-1500" (рис,1), представлявшим собой пространственнуа реиетчатус конструкции, насчитывается 284 ваа обцей протявенностье 10,9 к .средняя длина одного ива составляет 38 ми. Больсннство сварки»; ввов рассматриваем конструкций (типичнее представители: главизз рака, каркас подбарабаньа комбайнов семейства "Дон") сиснеки отпосатслыю центров тяессти, поперечная усадка нз-эе малой ЙЙСТКОСТК 2Т{Ж конструкций приводит к их изгибу н угловатости, карусоипа иг точностк .

Во второй параграфе проводится оценка современных кетсдов берьби со спарочииии дефораацнаан. Набладениа и исследования пскаакаавт, что на остаточные деформации оказнвавт существенное влияние конструктивные к технологические Факторе, при зтов • в большинстве случаев на стадии производства управление величинами остаточных деформаций вззиоЕйс только за счст последних. В шастсячее вреая известии методы предотвращения и уменьшения сварочнвк капряаешШ к деформаций, применение которых позволяет получать определенный гффеит при изготовлении конструкций. Ваесте с тел, в технологический процесс производства многих изделий срнходнтс& вводить дополнительные словнас и трудоемкие

4

операции правки, выделяя их как отдельный этап изготовления конструкции. Совмедение в сборочно-сварочних агрегатах устройств для предварительного упругого деформирования сваривавших элементов с аппаратурой дла автоматической сварки является перспективней направлением создания оборудования для сварки конструкций с минимальными остаточными деформациями. К соваленив. в проведенной анализе крайне нало сведений о законоиерностях образования деформаций при сварке с короткими свами, т.е. соединений. характерных для конструкций сельхозбанки.

В третье» параграфе анализируется современное состояние исследований поперечной усадки при сварке коротких свов. В реальных условная поперечная усадка, как правило, ыеиьзе теоретически возмопной. Поперечной усадке могут препятстзовать более холодные участки округагщега иеталла, как по толщине, так и по длине пластины, а, также, различные конструктивные элемента к внеанне закрепления. Б этой связи вполне понятно, что длина сварного соединенна долина влиять на величину поперечной усад:си. Однако, закономерности изучены недостаточно. Причем мнения раэлнчнах авторов противоречива. Очевидно, что различна в супдениях является следстпнеа того, что вопросам кгхБкнзка образования паперачиой уездкн коротких звов уделялась Недостаточно вникания. До сих пор нет общепринятого определение коротких П1ЮВ, не сформированы ограничения к область определения применительно к коротким вваи для ссльхозздгнн. На основании литературных данник высказано предположение, что пцтвч регулирования напряженного состояния вокруг короткого гза эоеио 8(?гективно бороться с сгстаточтчш дефоркацнякя. Сфорэдлнроваш: задачи нсследованпз.

Во второй главе проводится 1 исследование десо^ацкй поперечнйй усадки коротких ¡шоа.

О первой параграфе опнсиваптся иетоднчесшсз аспект;: гкеперизеитадьного исследования сварачпнх дефоркацяй каркаса подбарзбанья, рр:« зтаг« нсслвдцпгся как лакалыше дефаркацки, протекавзне аб.^зн сварного соединения, так '5 перзиездшш а элементе в • целой, нгсказакчис его первоначальна форку. ¡{сслсдояяниа проводили в несколько этапов. На первой зтапе била поставлена цель ваазнть характер деформаций и изменения размеров похбарабанья в цело». На второ» этапе - выявить закономерности

5

деформаций боковики при приварке планок короткими ввавн. На третьей этапе - выявить закономерности развития деформаций поперечной усадки при сварке короткими ввааи. il на последней этапе преследовали цель выявить законоыерности образованно поперечной усадки при воздействии растягивавшей силы в процессе выполнения сна.

Во второй параграфе проводится анализ причин, вызивавцих остаточнае деформации каркаса подбарабанья.

Исследование остаточных деформаций каркаса подбарабанья комбайна "Дон-1500" (рис, 1) показало, что накболыше ведкчини и наиболее трудно устранимое искаеение гео^гтрической сюрва каркаса, обусловлено, главы:.1» образои, дефораациат! поперечной усадки в зона» сварннх ввов,крепящих набор планок (i) к боковикам (2). Деформации. протекавшие в них. не когут существенно повлиять на геоаетрин конструкции,полученнуо после ее сборки.

Анализ г.звестния способов борьба со сварочнншз дефораацааш, а такие практический онит не дали погасительных результатов по дменьоеии& поперечной усадки сварных ввов, располозеншзх на боковине каркаса подбарабанья.

В третьей параграфе описано эиспергшентадьнаа установка, катедшга проведения исследований, предстаз-пена параиетра решшов испольэуеиих пра сварке.

В четвертой параграфа представясни результаты исследований деформаций, вцзвашшх сваркой коротких ubod.

D качество объекта исследования использовали коделп в виде полоса шириной S5 ira, толциной 7 ии с поперечной свои, сиецсшшв к однеац кз краев пластшш (рас. 2). Ветодоа трепанации изучала распределение попаречШа усадки сдсгь сса и дефорнацш изгиба пластины в ее плоекпетш*

Наиболее вааииа результатом представлении* висе экспериментов авлагтея то. что в отл;;ч:-ш от распределзнка поперечной усадки дакшшх свов. когда вдоль ьссго ста поперечное сокращение маеет одкнаковус величину, д^з коротких ëbod, занимавших часть поперечного сечения пластина. характерно неравномерное распределение поперечного сокращения вдоль вва.

В тех случаях, когда длина валика кеньче сиршш пластины, на которув он наплавлен, величина поперечной усадки уменьваетса от края пластины приблизительно по линейному закону Сркс.З).

6

Причем характер этой зависимости несущественно зависит от направленна сварки, т.е. от краа к середине или наоборот (кривые 2.3 и 1.4 соответственно).

По пере увеличения относительной длины ива возрастает максимальное значение поперечной усадки. Характер ее изменения вдоль ива остается неизменным до тех пор, пока относительная длина вва менее 0OZ ширину пластины, после чего усадка становится равномерной вдоль всего вва (кривая S).

Неравномерный характер распределения деформаций, вероятно, связан не только с тем, что вов имеет малув протазенность, но такве и с тем, что энрнка пластины соизмерила с размером взотермм 600 С. т.е. с размером зоны, в которой предел текучести близок к нулв. Высказана гипотеза, согласно которой для анализа остаточных деформаций в данном случае более приемлема схема образования углевых деформаций при наплапкг валика на поверхность.

Представим себе, что пластина, на которой проводятся исследования, является текпдетоа, вырезанным двумя поперечинзи сечениями из более толстой пластины, толщина которой равна вирине исследуемой - 35 мм. а изотераа 600 С представляет сабой зону проплавления (рис. 4). Если принять такун анзлопш, то увеличение длнни вва мовно отовдествнть с увеличением гяубшш проплавления при наплавке валика на поверхность. При этом, как известно, угловая деформация долана изменяться по кривой с максимумом. Обычно, если глубина проплавления превывает половину толщин* сечения, то даяьнейвий рост глубины ведет к уменьшении угловой деформации. Качественно такая пе закономерность набладается при увеличении длина вва. Угол наклона кривых распределения поперечной усадки растет с увеличением длины вва от 30 до 60 мм м становится равным нулв при глубине проплавления приблизительно равной вирине пластики.

Известно, что при образовании угловых деформаций величина поперечного сокращения изменяется по толщине образца по линейному закону. Принятая аналогия позволяет в дальнейшей для приблизительных расчетов использовать лнкейнмй закон распределения поперечных сокращений при сварке коротких ввов.

Построенная на основании изучения закономерностей образования поперечного сокращенкя при сварке коротких ввов математическая модель позволяет по результатам экспериментов на

7

образцах произвести расчет перенесения базовых точек боковины подбарабанья для либого заданного числа ввов н их располоаения.

Модель, однако, в реальных условиях проявленного производства позволяет ревить лнвь одну проблему - знание вероятной величины искаления конструкции. Проблема ве получения сварной конструкции с точностьв, удовлетворявшей требованиям чертева, остается неревенной.

Считывая закономерности распределения поперечной усадки вдоль коротких ввов, а такве конструктивные особенности их располовения, наиболее реалышм путей ревенмя моеет бить перераспределение остаточных перемещений вдоль вва, которые мовио осуществить силовым воздействием.

В пятом параграфе приводятся результаты исследования закономерности образования поперечной усадки сварных ввов при воздействии растягивавших усилий, В качестве образца-имитатора использовали конструкции, представленнув на рис. 2 . при этом один из краев закрепляли, а к другому прикладывали активнее усилие. С цельи изучения влияния на распределение поперочной усадки вдоль вва активной нагрузки Рак - 3,0 кН, 7,0 кН, 10,0 кИ была проведена серия экспериментов, результаты которых представлены на рис. 5. Для сравнения на этом ас рисунке приведено распределение поперечной усадки вдоль вва при сварке без приловения нагрузки (кривая 4). Рассматривая этот график, нетрудно заметить следуввдв особенность в изменении величины поперечного распределения вдоль вва, сваренного с применением активного усилия: происходит пластический поворот сечения вокруг некоторой точки, который обусловлен различным напряженным состоянием вдоль ввов.

Особый интерес представляет распределение поперечных перемещений вдоль ввов в результате изменения относительной длины и направления выполнения сварки. Для наглядности рассмотрни рис. 6. на котором нанесены аппроксимированнме экспериментальные результаты как для ввов, сваренных без нагрузки длиной 30 мм, 60 мм и на вся иирину пластики, так с нагрузкой Рак = ?,0 кН для этих ве длин, йомно видеть, что при сварке в свободном состоянии (крнвме 1,2,3) с увеличением длины вва от 30 мм до 60 мм возрастает величина макоимального значения усадки и угол наклона прямой, характеризующей изменение поперечной усадки по толщине. Естественно предполовить, что

8

наклон правой отравает поворот сечениа после сварки и, следовательно, характеризует угловув деформация после сварки. При дальнейшем увеличении длины ива от 60 до 95ми максимальное значение усадки не изменяется, но существенно меняется характер распределения поперечной деформации вдоль вва: прямая 3 расположена практически параллельно оси вва.

Судя по наклону кривых 1, 2, 3 к оси абсцисс, моано заклвчить. что при сварке в свободной состоянии (без приложения изгибавшего момента) с ростом длины вва угловая деформация изменяется по кривой с максимумом, В отличие от этого» при сварке в условиях действия изгибаищего момента с ростов длина вва угловая деформация монотонно возрастает (наклон кривых 4, 5, 8 возрастает соответственно длине вва). Однако, обращает на себя внимание тот факт, что изменение наклона кривых в данном случае определяется увеличением деформаций сокращенна в зоне действия цапрявений сжатия от момента. В растянутой зоне сечения боковины (в начале жва) величина усадки близка к нуля. Эксперимента показывает, что характер распределения поперечной усадки вдодь два зависит от направления сварки (риг. 7). Так, если сварка начинается в зоне действия снимает напряжений и заканчивается на растянутых волокнах (кривая 1), то величина максимальных деформаций и угол поворота сечения больве, чем при сварке в обратном направлении (кривая 2). Очевидно, что эти различия хорово объясняется кинетикой деформирования металла спереди ш за

ДУГОЙ.

Рассмотренные результат? показывает, что под действием вневнего активного усилия, приложенного к боковине, при сварке происходит пластический поворот сечения, а результате которого волокна, располовеннне в области растяжения, обусловленного

придовенныи мокентом, претерпевает деформации удлинения, а волокна, расположенные в области напряжений сгатип, получая? дополнительную деФсрмацяп сокращения. Несомненно, эффект воздействия вневней силы зависит отвелкчинн, зхсцентриситета за приловенкя к протяженности вва.

Так как боковика каркаса подбарабаиья представляет собой кривой брус, величина изгибавшего момента, действующего в зоне вва, будет зависеть от местоположений »за. На осиоэе экспериментальных данных распределения поперечной усадки вдоль вва ■ была получена математическая модель, связывавшая угол

9

поворота сечения и изгнбавмий ^омент:

= 10Г'»КЬ*0*С0.58*10"*М + 2,4*10 «И -3.6), (1) где: ; й - коэффициенты, определяется вырааенияии:

^ ГМ,895»( 1/В)' при Н 0; (2)

С(4*{(1/В) - (1/В)г ) при М = 0; (3)

I - длина вваДми]; В - вирина пластины, [им!;

0 = 10 *ч*(2,94*10 5,3); (4)

д - погонная энергия сварки, [Дг/см];

И - момент от силы Ракт. 1кИ1 и равен произведении величины активной силы на величину расстояния Ь (см! от линии действия силы до центра тяжести сечения мва:

II = Ракт. * Ь, 1кН*см]. (5) Результаты реализованной математической модели с помоцьв ПЭВМ представлены на рис. 8 в виде графиков изменения меяцентрового расстояния 910 (базовых точек) в зависимости от погонной энергии сварки и прикладываемого активного усилия.

Как видно из рис. В, при активном усилии в пределах ?,3 -8,4 кН величина изменения базовых точек мало зависит от погонной энергии и указывает на наличие некоторого равновесного состояния. Однако, если длина свариваемых евов изменяется, то изменяется и угол поворота сечения (рис. 6). Таким образом, случайные колебания длины вва могут повлиять на точность получения базового размера 910-0.7 мм, причем в случае сварки с растяжением роль случайных колебаний длины ява значительно возрастает.

При ручной дуговой сварке каркаса подбарабанья в производственных условиях этот параметр стабилизировать практически не «дается. Кроме того, наблюдения показали, что в производственных условиях нередко сварцнн, не обращая внимания на конструкцив,изменяет направление сварки отдельных ввов, причем эти изменения носят случайный характер. В результате этого в экспериментах, выполненных в производственных условиях, наблюдаются значительные по величине колебания базового размера.Таким образом, подводя итог, следует заметить, что результаты проведенных экспериментов подтвердили теоретические предпосылки о возможности регулирования поперечного сокрацения при сварке с растяжением и расчетная модель -достаточно точно прогнозирует величину остаточного поперечного сокращения. Вместе с тем, они такие показали, что при использовании ручной дуговой

10

сварки в производственных условиях не представляется возмошшм обеспечить заданный диапазон предельных отклонений.

Проблема получения минимальных отклонений базового размера мовет быть ревена следувдим образом.

Во-первых, необходимо обеспечить постоянство величины активного усилия во время всего цикла сварки. Эта цель моает быть достигнута применением силовозбуднтеяа, обладавшего достаточной податливостью.

Во-вторых, стабилизировать ревквы сварки и величины длин наплавляемых ввов. Последнее возмовно только с применением автоматизированной сварки. Учитывая насыщенность каркаса подбарабанья сварными овами и их слоанзе пространственное располовенке, мовно считать, что создание роботизированного модуля явится одним из основных условий получения достаточно точной конструкции каркаса подбарабанья. В свази с этим заклвчительным этапом данного исследования явилась разработка и внедрение роботизированного комплекса для сварки каркаса подбарабанья.

Третья глава посвадеиа проаыплеинану использование результатов исследования.

Результаты измерений радиальных перемещений планок по всей циякндрическоЛ поверхности каркаса подбарабанья показали, что центральная часть цилиндрической поверхности приблизилась к центру, в то время, как крайние планки удалились от него.

Как показали результаты расчета по предложенной модели, это является результатом неодинакового воздействия растягивавшего усилия на поперечные перемещения при сварке планок, располовенных на различных участках боковины каркаса подбарабанья. На участках, близко располовенных от середина боковины, после сзарки преобладает удлинение, на остальная -сокращение. В результате этого полученная при сборке правильная цилиндрическая форма после сзарки йскавается. Предложено для борьбы с этими искавениаки корректировать положения планок при сборке. С этой цельв в сборочной приспособлении предусмотрены регулируете упоры. Требуемая величина корректировка планок вовет быть получена расчетная путем с использованием модели.

На основе проведениях исследований остаточных сварочных деформаций каркаса подбарабанья и опыта изготовления в производственных условиях с использованием предложенного способа

Н

устранения остаточннх сварочная деформаций, бала разработана и успешно внедрена технология получена узла с необходимой точностьв на Нрвпинскоа заводе "Селькозаав".

За время проведения внедрения, был проведен выборочный статистический анализ точности 17-ти втук каркасов подбарабанья. Обработка результатов замеров показала, что выборочное среднее для аевцентрового расстояния после сваркя составило 909.821 вн. выборочная днепэраза - 0,6018 ка^а сэсщение —0,179 из. Обцее-ко£пчество подбарабанмй, требусапх рихтовки било 11,7 X. Как видно, результаты вполне удовлетворительные .

Позднее бил проведен повторная выборочный статистический екалхз точности партии 50 стук каркасов подбарабанья, огшуцеиних в кассовой производстве Урзпинспка /заводом "Сельхозмаз". Исследованиями бгьго установлено, что о результате постоянных колебаний сварочного топа, обусловленного применением на заводе иногопостопой система ййТШШгЗ, а Тйкге несоблюдение постоянства скорости сварки, в2.С<арочнос С£ё£/геб для кеацектрового расстояния составило 909,646 с:, средйё-кваяраитское отклонение - 0,648 си^* скецешш б ало равно - -6,354 вв. Обзее количество поабарабанка.требувщкп ркхтовкн - 21.02. Такю: образов, разброс геометрических параметров каркаса подбарабанья находятся *в пр^оЯ зшшсшостг! с? ст&бшзыюстн технологических параметров процесса нзготозаешш.

Результаты изверсшгЗ радиалышх перемещений планок по всей цилиндрической повсряпсстн каркаса подбарабанья показала, что центральная часть цз^хндркческой поверхности приблизилась ¡1 центра, в те время, пак крайние плашт удалились от него.

Во второа в третьем параграфам рассмотрена принципа построения роботнзкроаакиуго комплекса и проблекн, с которыми прподось столкнуться при его разработке к внедрении. Проанализирован» прг«чшш, обуслазливавщне неточность позиционирования каркаса подбарабанья относительно неадаптнвного сварочного робота. Показана, что ревенаем данной проблема повет бить только введение дополнительных приемов, смягчавших требования к точности позиционирования, таких, например, как применение поперечник колебаний электрода. Кроме того, потребовалась модернизация сборочного * приспособления, обеспечяваичая стабилизация в пространстве местополояения тавровых соединения 17 планок и б ребер, изменила порядок

12

сборкн-пригшатка каркаса подбарабанья а порядок сварки узлов резетси.

В четвертой параграфе представлена об^ая схема разработанного роботизированного комплекса сварки каркаса подбарабанья. В его состав входят; сборочнов приспособление, сварочной панипулятор, два сварочная неадаптивння робота фирмы "Кука" Ш-181/15. Представлена конструкция аанипулятора, которая позволяет сваривать два каркаса подбарабанья одновременно.

В пятон параграфе описана последовательность проведения отладка роботизированного покплекса. В ходе проведения энспериаентальная исследования, во-первая, провели оценку точности позиционирования пест сварка с учетом овибок, накопленная при сборке подбарабаиий, установки его на саннпулзтор, точности перекеценпа рааа йзнппулзтора. во-зторня, оцепили пзкенеияе пространственного пэлопешгя кест сварил о результате температурная дефоркацяД каркаса подбарабанья. Б результате проведенная исследований удалась добиться винизальинх отклонений зестоподопенпя планок, обусловленная врезениаа:! п остаточнаэн дефораацняйн.

Б сгстоя параграфе представлена результата сравнительного статистического аяаляза точности каркасов подбарабанья, наготовленная ручно-1 дуговой сваркой (кривая 2) и с лргканеняеп роботпзвроваиного коаплекса (кривая 1) (рис.9). Кап видно кз рис.9, налицо повиаеиао точности изготовления изделия роботязгтровашша войпленсса сваркя.4

Крозе требований к допустимому отклонения незцентропого расстояния 910*0,7 па, по условиям работа каркаса подбарабанья предъявляется требования к точности цял.чндрпческой поверхности, образуемой планками,Как показала пзаерения, отклонения крайних планок, ответственных за качество обаолота, з бояьвянстве своем но выходят за поле допуска (не более 1,0аа). На средней участке планка (или отдельные иг части) енэпенн я центру, однако в' допустимых пределах. По техиолегпи после сварки каркаса подбарабанья предусвотрена строзка планок на строгальной станке для получения правильной цилиндрической поверхности. В результата внедрения роботизированного комплекса появилась возаоЕность значительно, более чеа в пять раз, снизить обгеа строгальных работ. Так статистический анализ показывает, что при роботизированной сварке объем кеталла,уходящего в струзкц в

13

Рвс.1. Каркас подбарабанья комбайна "Дон-НОО". 1.й*анки. 2.Боковина. З.Бомкм. 4.Ребра.

Рис.2. Образец для испытаний

о

-о,ов -0/6

-QH

-Q&

J i >0 " A.1.U

15 35 *! • < е г - о > <; f«1

К » ! • о » » а-

ф А ; о г д |

a f- \ \i

X V

(Т 1 \ J

s г4 s —

• i ■t : * ,/1 | » 1 «• -«1

ггн*ъ

Рззс.З. Распределение поперечной дсадяи вдоль авов различной протяяенности. l.-от середина к крав.ЬЗОкг Z.-ot края к середине,1=30ма; З.-от края к середине,! =60»i; 4.-от середйиа я крав.ЬбОам; S.-от края до края.

Рис.4. Схема к объяснения механизма образования деформаций.

О

-со»

0° 1 0 -1

0 с п 1 >.' 5 ,

^ <0 Г 70 он

А , 0 4 ® 1 0

У 0 0 •

ф £

го

40

со

в,

Рис.5.Остаточная деформация (двойной вов),ч=5000Дв/си. 1.Активное усилие,Р=!0,0кН. 2.Активное усвлра.Р= ?,0кЦ. 3.Активное усилие,Р= З.ОкН. 4.Активное усилие,Р= О,

\ г- Г' й

N

// /А £ V"

3 \ V-

/ „\_ А

&

Ркс.6.Стилизованней график распределения поперечной усадка ивов,сваренных в свободной состоянии(спловнне линии) и под нагрузкой(пунктирные линии). 1.2.3-и свободной состоянии; 4.5.6-под нагрузкой Ракт. =7,0иН; 1.4 - 1=30ии: 2.5 - 1=60««; 3.6 ^ 1=90ин.

лВ

'Г7-

В,

Рпс.7.Стилизованный график распределения поперечной усадкя ввов, сваренных под нагрузкой (1=б0аа,различное направление сварки. 1.-начало вва в сгатой зоне; 2. -качало вва в растянутой зоне.

2,0 О

-О.?

<о

-6,0

- — Ж

Л/

тоо зооо ыоо то зооо

Рис.8.График изиенения базового расстояния 910+0,7я* в зависяиости от погонной энергия и активного усилия (результаты расчета). 1.-Ракт.= ОкН; 4.-Ракт.= 8,ОкН; 2.-Раят.=3,ОкН;5.-Ракт.= 8.4кН; 3.-Ракт.=700кН;8.-Ракт. =10,ОкН.

п

i

д

•у \ QC3 ors ê 00¿

—

/\

i

щ 1

м* -а -й.8 ¡ -eáb о о/, -G? .\ ов /г

Рис.9.Распределение nsaiaacia вераапгзсти отклонений ¿asesoro расстовнка от кссгнаха S1D.

JB

среднеа составил 0,004 кг на один каркас подбарабанья. Ло внедрения новой технология з сварной узло форяироэагя радиус Я -407ан для получения удовлетворительная результатов строаки, т.е. закладывала запас в Зяз, что составляло 4.722кг струзка на одни каркас подбарабанья. Такай образоа. а результате внедрения позой технологии сназаетса не только величина сострагпэаеэого яетаяла, но я сназаетса трудоеакость строзкп.

Подводя ятог работа по содервенствооаниэ технология сборка я сзарка подбарабанья, согпо с уверенность!! сказать, что преддозэшшй технологический процесс, а таязе разработанная технологическая оснастка позволяет азготаздааать каркас подбарабанья с заданной чертезоэ точиостьо без дополнительно!» правка. Параллельно с вапоянеинса диссертационной работа прозодалось внедрение ее результатов. Предпарителыше результата созданной технологии била опробована в зкеперпзепталыюа производстве опытной партии коебаПноа "Лон-1500* о апреле 1335 года ¡:а заводе "Ростсеяьааз". Обаер изготовленной партии псркасоз а яоличестзе 70 атуа показал яорооае результата. 3 Севраяе 1908 года технология сборка и ручной дигозой сварки с ерпаенеипез активного растязенпз бала успешно внедрена на 9ргаиис::оз зазоде "Сегьяозпаз". 3 результате дальиейаах исследований бал создан и успезно ваздрен на той зе ззаодо в августе 15Э1гада роботизированной годугь сборки и сварки каркаса подбарабанья с прпзенекпеа активного' растягзння с приаенениеы актпеного растязениа с использование:» неадапткзпых - сварочных роботеэ сараи "Кука". 3 настояпэе вргаз роботизированный иовпггке находится в эксплуатация.

05ЕЩЕ ОШОДИ !! РЕЗНЯЫПТУ

1. При сварке слоаная пространственных резетчатыя конструкций типа каркаса подбарабанья зерноуборочного коыбайна "Дои-1500" основные исказеипя геометрической фория обусловлена дефоркацяяыи поперечной усадка в зонах сварных зваз. крепящих набор планок я боковянаа. Дефорыацня , протекание в остальная сварных соединениях. при оптимальней последовательности налозения ввов несущественно плияпт на геоаетриз конструкции.

2. Установлена закономерности поперечной усадки коротких звов при сварке в напряденном состоянии • под действиен

/5

изгибавшего момента в плоскости сварного ива, заклвчавцаяся з следувиеи:

- в ввах, длина которых меньве вирики пластины, поперечная «садка распределена неравномерно вдоль вва;

- наибольвая величина и знак поперечной усадки зависит от погонной анергии, изгибавшего иоиента и относительной длшш вва;

- направление сварки существенно влияет на максимально* «начеиие и характер распределения поперечной усадки: при сварке от края к центру пластины наблвдается больвая неравномерность распределения, чей при сварке в обратной направлении.

3. Установлено, что в результате приложения изгибавцего момента к боковине при калозеним сварного вва происходит пластический поворот сечения, при этом часть вва. располоаенная в зоне заары растягекия, испытывает поперечные деформации удлинения, а часть вва, находящаяся в зоне апвры сватня, получает дополнительно поперечные деформации сватия. Эффект воздействия зависят от относительной протявениости вва и погонной 9нгргик при сварке.

4. Пркзененке метода растявения свариваемых кровок о процессе сварки для каркаса подбарабанья обеспечивает получение необходима точности конструкции в соответствии с требованнягш чертева, при »той одним кз основных условий получение полсЕитедьного аффекта пвлаетса обеспечение постоянства приложенного иоиента о плоскости вва во время сварки, б тег случаях, когда по технологический или конструктивна особенностям поддеренвать воиент постояннгм не удается, возпиказт суцественныо отклонения рабочей поверхности каркаса подбарабанья от правильной цилиндрической фор^ы. Профиль цилиндрической поверхности каркаса подбарабанья, изменявшийся под воздействие!, принладвзаекого активного иоиента, моает бить откорректирован с по^оцьп регулируевих опор сборочного приспособления.

5. Окализ результатов экспериментов и численных результатов расчета изменения иесцентрового расстояния боковина каркаса подбарабанья показывает, что случайные колебания ревкка сварки и длины пгпдайядегшк свов иогут существенно влиять на точность получения разкера 910 i. 0,7мв, пркчеи в случае сварки с растявенкс!: роль сяуча?ших колебаний длины ьва значительно возрастает.

6. Результаты статистической обработка закеров каркасов подбарабаньсв, пзготовлсинах в заводских условная ручной дугоаой сваркой с прниенепксм активного растаззнка показал-!, что для у:!сньзе;!па разброса базопих разааров пеобзодкяо стабалгзкрсэать длина напдавляегия ввоз а пзравйтра резвяа сззркн. Реаить даинцв пробг.сиу üosno толь.чо с прпзененпез сзарочнзх роботов.

7. Про&ед8НП!1а йсс.8гдоза«кя лсгля в основу разработки роботизированного комплекса нчготсзлспая каркаса подбарзбаяья зерноуборочных кокбайноз сеяейстпа "Дон*. РаботнзярозашшЗ гопплекс разработанная н изготовленной с дчастявя автора ucrrsho эксплуатируется па Зргпйнскся заводе "Сельяозггая" более 2-s лет.

3. Внедрение роботизированного комплекса позволило звегячть вапуск издзлкй. кв требуз^вя посяедугзеЭ ряятооаа до S-i,32 i! снкзять об^еа веханяческоЗ обработка с 4,7кг дя Э,8Скг исталлз а сргдпзк на каздся <:з делян.

Ocncüüoe содерзашго диссертация опуб.г.йкоп2нз в следуп;ня са2ота-с:

1, Лиггззноа 5.0.. ЛздякрскяЗ З.Г., Соаьяянехоз 3,8. ."Зстрапеияо дезоря-цкй пра сзарке каркаса подбарабапья комбайна Дс:г-1500". "Сварочное производство", 1939, 3, с.32.

2, Лукьянов D.O., Софьяйияков В.й. "Поперечная вездяа пра кзплазке короткая оаликои па полоса и кр2гч;е i брусья".- В сб. Созрезезнзо пэаблеза сзарочшзЛ üasun я тзхшгкя: Тсзяся докладов ч ссзб^ешй. Яеаддкгродггая гаачно-тегяжчееяеа аопЗзреяцпя, Реетos-na-i*ong,-i S33.-с.2?.

3, Понсегнло D.H., Лвккн Ö.A., Явдгирскяй 2.Г., Сс5ь.'И!ККоа З.й. "Роботяэкрсзаинзя технология как средство

'автоиатпзярозаияого контроля гсонетрнчсскях гарактернсткк сБсрного эта".- D сб. йзгоаатизгцпя контроля качества в каг'нострое:гп::. ЕзавдзовсгжЛ сборник паучинх трудов. Ростов-на-Лота,-1530.-е.31-93,

1. Й. С. 1377174 (СССР). "Способ сварки рашгс зоталзскеистрвкцяй к »стпо^стпо для его осуществления", бэт. нзабрет. D.!).i!u:tb2üOD, З.Г.йздиярскка, Й.Б.Солтозец, 3.Ü.Полянский, А.Я.Задков, Э.И.Наяняовпч. О.й.Барнлоз, Е.Й.Зцспко, В.А.Своьянняков. П.З.Зуиялня. - Заязя. 17.06.00. Я 407604/31 - 27; Опубл. в В. И.. 1988, Н 8; Н кл. В 23 К 37/04.

S. й. С. 1503383 (СССР). "Способ нзготоэлеяая разных конструкций". Авт. кзобрет. Б^. Лукьянов, В.Г.Явднирский,

О.Солтовоц, B.Û.CoÇbflHHBXOD, С.В.Усов, Ы.И. Дьапоа. В.Оод&нсква. Засвя. 1В.08.8В. II 4482438/31 - 27; Опубя. б Б. В.. 1990. U 18; Ё кя. В 23 К 37/04.

Подписано к печати lti.I£.94. Зормат 60xd4/I6. Бумага тип. íf. 3. О^сет. Объем 1,5 усл.п.л. 1,3 уч.-изд.д. Заказ К 440. Тирая 100.

Издательский иентр &ГТУ.

Адрес университета и полиграфического предприятия: 344710, г. Ростов-на-Дэну, пл. Гагарина, 1