12_Zavgorodniy.doc Модели изнашивания наконечников токоподводящих мундштуков сварочных горелок Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2011, № 1 67 Завгородний В.В., Абрамов А.А., Кузьменко А.Г. Хмельницкий национальный университет, г. Хмельницкий, Украина МОДЕЛИ ИЗНАШИВАНИЯ НАКОНЕЧНИКОВ ТОКОПОДВОДЯЩИХ МУНДШТУКОВ СВАРОЧНЫХ ГОРЕЛОК Введение Увеличение времени работоспособности наконечников токоподводящих мундштуков сварочных горелок, применяемых при механизированной дуговой сварке в среде активных газов, является одной из актуальных научных и производственных задач. Наиболее часто такая задача решается путем разработки для наконечников новых более износостойких материалов и нахождения оптимального режима сварки заготовок разных толщин. Одновременно проводятся работы, направленные на установление влияния различных факторов на износ наконечников и закономерностей самого процесса изнашивания. Данные о величине износа и интенсивности изнашивания любых материалов можно получить или путём проведения эксперимента в условиях реального сварочного процесса, или путём лаборатор- ных испытаний в условиях, в значительной степени соответствующих реальным условиям. Первый путь получения данных является более точным, но требует, как правило, использования задействованного в технологический процесс сварочного оборудования, второй – позволяет проводить опыты на относи- тельно несложных лабораторных установках. Главной задачей лабораторных испытаний материалов на износ является получение достаточно- го количества необходимых экспериментальных данных, на базе которых можно, например, составить модели изнашивания этих материалов и оценивать по ним величины влияния на этот процесс интере- сующих факторов. Кроме того, модели изнашивания могут служить основой для прогнозирования вели- чины износа материалов в условиях эксплуатации, если эти условия близки к условиям лабораторных испытаний. Состояние вопроса Известно, что износ отверстий в токоподводящих наконечниках происходит, в основном, путем их механического истирания сварочной проволокой и воздействия злектроэрозии [1 - 4]. Механическая составляющая износа проявляет своё влияние на всех стадиях эксплуатации наконечников, электроэро- зионная, – в основном, на более поздних стадиях, когда из-за значительного износа отверстия ослабляет- ся контакт между его поверхностью и скользящей по ней сварочной проволокой. Для такой схемы контактного взаимодействия интенсивность износа материалов автор [5] реко- мендует рассчитывать по предложенному им универсальному уравнению модели изнашивания: )(σ sk ds du m w w = , (1) где wu – износ испытуемого материала; s – путь трения; mkw , – параметры модели изнашивания; σ – контактное давление. При этом подчеркивается, что решение данного уравнения возможно лишь на основе имеющих- ся численных результатов износа интересующих материалов, определяемых путем проведения лабора- торных испытаний. При их наличии необходимые расчеты могут проводиться по двум методам, исходя из принятия следующих начальных условий: - метод 1 – начальная площадка соприкосновения пары контактирующих материалов (образец – контртело дисковой формы) представляет собой точку (нулевая площадка контакта); - метод 2 – начальная площадка соприкосновения пары тех же контактирующих материалов по своим размерам равна площадке, характерной для начала установившегося износа (ненулевая площадка контакта). Составление модели изнашивания в случае начальной площадки контакта в точке сводится к следующему [5]. Измеренные значения длины ea и ширины eb каждой из эллиптических канавок изно- са (рис. 1), которые образуются при испытании на поверхности образцов, приводятся к радиусу эквива- лентной круговой площадки контакта a по формуле: 5,0 22       ⋅= ee ba a . (2) PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com Модели изнашивания наконечников токоподводящих мундштуков сварочных горелок Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2011, № 1 68 а б Рис. 1 – Площадки контакта образцов с контртелом: а – эллиптическая ; б – эквивалентная круговая Затем, на основе нескольких значений радиуса a эквивалентной круговой площадки контакта при различном пути трения s , полученных во время лабораторных испытаний, находится математиче- ская зависимость )(sa от пути трения s в виде степенной функции: .)( β= cssa (3) Параметр аппроксимации c в такой экспериментальной зависимости определяется по значению радиуса эквивалентной круговой площадки контакта 1a (в начальной точке 1), параметр β – по двум значениям: 1a и 2a . В свою очередь, значения 1a и 2a . рассчитываются по геометрическим размерам эллиптических канавок износа ea и eb на пути трения 1s и 2s . Для расчета указанных параметров аппроксимации используются формулы: β 1 1 s a c = ; (4) 21 21 / lg / lg β ss aa = . (5) Найденные значения параметров c и β позволяют определить параметры m и wk модели из- нашивания (1) по формулам (6) и (7): 2 21 β β− =m , (6) ( )mл m w QR c k π β = • + / 22 . (7) где •лR – приведенный радиус условного шара, мм, значение которого рассчитывается на основе схемы лабораторных испытаний на износ (формула и методика расчета приведены ниже); Q – сила прижима контртела к испытуемому материалу, Н. При составлении модели изнашивания по методу с ненулевой начальной площадкой контакта параметры аппроксимации c и β находятся по формулам (4) и (5), параметры модели изнашивания m – из уравнения (8), wk – из уравнения (9) [5]: 2 1 22 0 22 2 22 0 22 1 s s aa aa mm mm = − − ++ ++ , (8) ( )( ) 1 22 0 22 1 /22 sQmR aa k m л mm w π+ − = • ++ . (9) В уравнениях (8) и (9) 0a представляет собою радиус эквивалентной круговой площадки кон- такта. Он рассчитывается по значениям ea и eb , зафиксированным на испытуемых образцах в момент начала установившегося износа. Численные значения параметров модели изнашивания делали бы ее рабочей в режиме оценки износа токоподводящих наконечников сварочных горелок на производстве в том случае, если бы условия их работы не сильно отличались от условий лабораторных испытаний. Однако, реальные условия работы PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com Модели изнашивания наконечников токоподводящих мундштуков сварочных горелок Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2011, № 1 69 таких наконечников более напряженные, так как они, кроме механического износа проволокой, подвер- гаются дополнительному воздействию других факторов, в числе которых: - электроэрозия из-за искрения в зоне контакта поверхности их отверстий с движущейся свароч- ной проволокой; - нагрев из-за злектроэрозии и их сопротивления протеканию электрического тока; - увеличение размера отверстий вследствие износа, что приводит к уменьшению силы прижима сварочной проволоки к их поверхности, ухудшению электрического контакта и, следовательно, к росту воздействия злектроэрозии; - взаимовлияние с одной стороны силы прижима проволоки на величину износа отверстий и, с другой стороны, величины их износа на силу прижима к ним проволоки. Цель работы Целью данной работы является корректировка выражения модели изнашивания (1) для обеспе- чения возможности расчета интенсивности износа наконечников токоподводящих мундштуков свароч- ных горелок во время выполнения сварочных работ на основе определения величины механической со- ставляющей их износа лабораторными испытаниями. Методика и результаты работы В работе первоначально рассчитаны параметры аппроксимации и параметры модели механиче- ского изнашивания наконечников, изготовленных из меди марки М1, меди E-Cu и бронзы системы Cu-Cr-Zr, на основе результатов, полученных нами ранее во время их испытания на износ в лаборатор- ных условиях [6]. Такие испытания проведены при нормальной температуре по схеме «диск-плоскость» при нагрузках от 0,8 до 12 Н на пути трения 55, 275 и 1104 м с использованием в качестве контртела дис- кового ролика радиусом 1R (из меди М1) с ребордой, имеющей радиус округления контактной поверх- ности 2R (рис. 2). а б Рис. 2 – Схема испытания наконечников на износ (а) и вид ролика в сечении (б): 1 – наконечник; 2 – дисковый ролик (контртело) Для представленной схемы испытания степенная функция (3), согласно [5], может находиться при условии, что линейные размеры ea и eb эллиптической площадки износа в контактной зоне значи- тельно меньше радиусов 1R и 2R контактирующего с ними диска. Для пользования уравнениями (7) и (9) приведенный радиус условного шара •лR рассчитывали по формуле ( ) 2/121 RRRл ⋅=• , в которой за 1R принят радиус вращающегося ролика (25 мм), за 2R – радиус кривизны контактной части реборды ролика в поперечном сечении (0,6 мм). Значение приведен- ного радиуса •лR составило 3,87 мм. Результаты выполненных нами расчетов параметров аппроксимации и моделей изнашивания на- конечников при воздействии на них механической составляющей представлены в табл. 1 - 3. Для составления модели изнашивания наконечников, учитывающей одновременное влияние вышеперечисленных дополнительных факторов (электроэрозию и нагрев наконечников, ослабление прижима проволоки к их поверхности т.д.), проведены следующие производственные испытания. На шести наконечниках, изготовленных из каждого испытуемого материала (медь М1, медь E-Cu и бронза системы Cu-Cr-Zr), при выполнении механизированной дуговой сварки листового металла омедненной сварочной проволокой марки Св-08Г2С (использовался аппарат «KEMPPI»), измерялась величина их из- носа после 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 и 2,5 часов практически непрерывной работы сварщика и в момент появления признаков неустойчивого горения дуги. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com Модели изнашивания наконечников токоподводящих мундштуков сварочных горелок Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2011, № 1 70 Таблица 1 Значения параметров аппроксимации и параметров модели изнашивания наконечников из меди М1 при их испытании на износ дисковым роликом из меди М1 Параметры аппроксимации экспериментальной зависимости Параметры модели изнашивания с нулевой начальной площадкой контакта Параметры модели изнашивания с ненулевой начальной площадкой контакта Сила прижима наконечников к ролику, Н c β m w k ⋅10-7, (мм²/Н) β m w k ⋅10-8, (мм2/Н) β 0,8 0,127 0,144 2,472 6,54 2,65 62,5 2,4 0,168 0,133 2,759 1,08 2,77 8,7 4,8 0,236 0,117 3,274 0,33 3,24 2,6 7,2 0,300 0,106 3,717 0,15 3,64 1,2 9,6 0,341 0,103 3,854 0,10 3,47 1,0 12,0 0,400 0,096 4,208 0,06 3,60 0,7 Таблица 2 Значения параметров аппроксимации и параметров модели изнашивания наконечников* из меди E-Cu при их испытании на износ дисковым роликом из меди М1 Параметры аппроксимации экспериментальной зависимости Параметры модели изнашивания с нулевой начальной площадкой контакта Параметры модели изнашивания с ненулевой начальной площадкой контакта Сила прижима наконечников к диску, Н c β m wk ⋅10 -8, (мм2/Н) β m w k ⋅10-8, (мм2/Н) β 0,8 0,114 0,149 2,356 45,1 2,67 51,0 2,4 0,191 0,121 3,132 8,3 3,42 7,1 4,8 0,163 0,144 2,472 4,4 2,31 3,7 7,2 0,329 0,097 4,155 0,8 4,15 0,7 9,6 0,353 0,099 4,051 0,7 4,13 0,6 12,0 0,435 0,088 4,682 0,3 4,76 0,3 Таблица 3 Значения параметров аппроксимации и параметров модели изнашивания наконечников* из бронзы системы Cu-Cr-Zr при их испытании на износ дисковым роликом из меди М1 Параметры аппроксимации экспериментальной зависимости Параметры модели изнашивания с начальной площадкой контакта в точке Параметры модели изнашивания с ненулевой начальной площадкой контакта Сила прижима наконечников к диску, Н c β m w k ⋅10-10, (мм2/Н) β m w k ⋅10-7, (мм2/Н) β 0,8 0,040 0,176 1,841 60,0 1,05 70,0 2,4 0,040 0,190 1,632 30,0 1,24 40,0 4,8 0,080 0,149 2,356 6,4 2,23 6,2 7,2 0,112 0,133 2,759 2,5 2,43 3,3 9,6 0,147 0,120 3,167 1,0 2,95 1,2 12,0 0,206 0,101 3,950 0,2 4,08 0,13 *Примечание: изготовлены фирмой «Binzel». При сварке поддерживались неизменными: сила сварочного тока 206 А, напряжение на дуге 19,2 В, скорость подачи проволоки 0,079 м/с. Количество израсходованной проволоки в метрах, а, следо- вательно, и пути трения за это время составили соответственно 143, 285, 428, 570, 713 и 1890 метров. Все пути трения, кроме последнего, разбили на участки, равные 143 метрам, чтобы каждый из них можно было рассматривать как путь, состоящий из суммы n одинаковых участков. Путь трения 1890 м был PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com Модели изнашивания наконечников токоподводящих мундштуков сварочных горелок Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2011, № 1 71 разбит на пять участков длиной 143 метра и участок длиной 1175 метров. Предположили также, что прижимная сила Q проволоки к наконечнику в пределах каждого участка пути изменяется линейно. После отработки контрольного времени все наконечники были распилены вдоль продольной оси для установления формы отверстий и измерения их геометрических размеров. На рис. 2 видно, что фор- ма отверстия на выходе из наконечника с увеличением пути трения последовательно всё больше приоб- ретает вид усечённого конуса. В каждом наконечнике с помощью компаратора ИЗА-2 измерялись на- чальный диаметр его отверстия 0D , диаметр отверстия на торце 1D и высота усечённого конуса H (длина изношенной части вдоль продольной оси). По результатам измерения были вычислены площади боковой поверхности усечённых конусов (площадок износа) бкF по выражению: 2 π 01 DD LFбк + ⋅⋅= , (10) а б Рис. 2 – Внешний вид изношенного отверстия в наконечнике (а) и его геометрические параметры (б) В выражении 10 величина L является длиной образующей конуса, которая, в свою очередь, рас- считывалась по формуле: αcos2 01 DDL − = . (11) Очевидно, что величина боковой поверхности конуса бкF является одновременно величиной площадки износа наконечника на определённом пути трения. Далее, по методике I и формуле (12) произведён расчет прижимной силы IiQ сварочной прово- локи к наконечникам в конце каждого i - го участка всего контролируемого пути трения [8].         ⋅−− −−+−⋅− −⋅ − ⋅ ⋅= 224 12 222 12 )(4 )(2)(2 1 )(2 3 LdDL dDRLLRdD dDL IE Q Ii ; (12) В этой формуле в качестве 12R принимается значение радиуса сворачивания сварочной прово- локи в кольца после ее прохождения через подающие ролики. Величина 12R определялась непосредст- венными замерами на заводском сварочном оборудовании и составила 500 мм. Величина IiQ является силой прижима сварочной проволоки к наконечнику в конце каждого участка пути. Начальной силой прижима для каждого из участков будет сила прижима проволоки в кон- це предыдущего отрезка IiQ 1− . Таким образом, в пределах каждого отрезка пути происходит изменение силы прижима проволоки к наконечнику от величины IiQ 1− до величины I iQ . Но, поскольку ранее в ра- боте было принято, что изменение прижимной силы в пределах каждого отдельного участка носит ли- нейный характер, то в качестве расчётного использовалось среднее значение этой силы срiQ : . 2 1 I i I icр i QQ Q + = − (13) PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com Модели изнашивания наконечников токоподводящих мундштуков сварочных горелок Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2011, № 1 72 При этом величины прижимных усилий изменяются на всех участках пути трения от IQ0 неиз- ношенного наконечника до InQ в конце каждого контролируемого пути трения. Измерения размеров на- конечников показали: диаметр отверстия 0D в неизношенных наконечниках из меди марки М1 состав- ляет 1,4 мм, в наконечниках из меди E-Cu и бронзы системы Cu-Cr-Zr – 1,22 мм. Величина прижимной силы IQ0 сварочной проволоки к поверхности отверстий в неизношенных наконечниках из меди марки М1 составляет 0,88 Н, для наконечников из меди E-Cu и бронзы системы Cu-Cr-Zr эти силы оказываются равными 1,26 Н. Очевидно, что износ наконечника на каждом контрольном пути трения можно рассматривать как его суммарный износ на n - ом количестве участков одинаковой длины (по 143 метра), входящих в этот контрольный путь: [ ].)()( 1 ∑ = = n i ср i i ww sQusu . (14) После нахождения средних значений прижимных сил на всех шести путях трения аппроксима- цией полученных данных получены зависимости )(sQср в виде экспонент: - для меди М1: Sср esQ ⋅−⋅= 0019,0М1 7712,0)( ; (15) - для меди E-Cu: Sср esQ ⋅−− ⋅= 0011,0 CuE 1710,1)( ; (16) - для бронзы Cu-Cr-Zr: Sср esQ ⋅−−− ⋅= 0006,0 ZrCrCu 2584,1)( . (17) Далее, для всех наконечников по всем путям трения вычислены величины контактных давлений σ , аппроксимацией полученных результатов составлены зависимости )(σ s в виде степенных функций: - для меди М1: 2756,2М1 19247)(σ −⋅= ss ; (18) - для меди E-Cu: 7169,1CuE 4,1718)(σ − − ⋅= ss ; (19) - для бронзы Cu-Cr-Zr: 26,1ZrCrCu 17,290)(σ − −− ⋅= ss . (20) Методом интерполяции произведен пересчёт параметров wkmc , , ,β , приведенных в табл. 1, по всем прижимным силам срQ для каждого из материалов наконечников и пути трения как для моделей изнашивания с начальной площадкой контакта в точке, так и для моделей изнашивания с ненулевой на- чальной площадкой контакта. Но, поскольку величины прижимных сил )(sQср зависят от пути трения, то и параметры моделей изнашивания сами являются функциями пути трения. Для начальной площадки контакта в точке аппроксимацией интерполированных результатов по- лучены зависимости )(sm и )(sk w в виде линейных функций: - для меди М1: ;7919,20009,0)(M1 +⋅= ssm ;103102)( 710 )M1( −− ⋅+⋅⋅−= ssk w (21) - для меди E-Cu: ;6640,20012,0)(CuE +⋅=− ssm ;10210)( 710 )CuE( −− − ⋅+⋅−= ssk w (22) - для бронзы Cu-Cr-Zr: ;7761,10013,0)(ZrCrCu +⋅=−− ssm .103102)( 912 )ZrCrCu( −− −− ⋅+⋅⋅−= ssk w (23) Для ненулевой начальной площадки контакта параметры )(sm и )(sk w представимы в виде: - для меди М1: ;9235,20005,0)(M1 +⋅= ssm ;103102)( 710 )M1( −− ⋅+⋅⋅−= ssk w (24) - для меди E-Cu: ;8105,20011,0)(CuE +⋅=− ssm ;10210)( 710 )CuE( −− − ⋅+⋅−= ssk w (25) - для бронзы Cu-Cr-Zr: ;2236,10016,0)(ZrCrCu +⋅=−− ssm 912 )ZrCrCu( 104103)( −− −− ⋅+⋅⋅−= ssk w . (26) Затем вычислены: - приведенный радиус •рR условного шара по схеме сопряжений контактирующих тел 34 TR1/TR3E [5], которая подходит для пары «токоподводящий наконечник – сварочная проволока», по формуле: ( ) ;2/121 ••• ⋅= RRR р (27) PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com Модели изнашивания наконечников токоподводящих мундштуков сварочных горелок Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2011, № 1 73 при этом: ; 1121 2111 1 RR RR R − =• (28) ;122 RR = • (29) где 11R – радиус сварочной проволоки, равный 0,6 мм; 21R – радиус выходного отверстия токоподводящего наконечника на торце ( 2/121 DR = ); 12R – значение радиуса сворачивания сварочной проволоки в кольца после ее прохождения че- рез подающие ролики, равное 500 мм; - радиус круговой эквивалентной площадки контакта нa и величина площадки износа нF испы- туемого на производстве сварочного наконечника, рассчитанной по модели изнашивания с начальной площадкой контакта в точке, по формуле: ( ) ( )( ) ;π/2222 sQmkRsa mwmн +⋅=+ (30) - радиус круговой эквивалентной площадки контакта неa и величина площадки износа неF , рас- считанной по модели изнашивания с ненулевой начальной площадкой контакта, по формуле: ( ) ( )( ) 22022 π/22 ++ ++⋅= m m w m не asQmkRsa . (31) Величины поверхностей износа наконечников, полученные расчетом по моделям изнашивания с нулевой нF и ненулевой неF площадками контакта, отличаются от значений поверхностей износа бкF наконечников, измеренных нами при механизированной сварке во время проведения исследований на предприятии. Так, при расчетах по методу с начальной площадкой контакта в точке, поверхности износа наконечников из меди М1 на всех путях трения оказались меньшими поверхностей величин износа тех же наконечников на производстве в среднем в 2,6 раза, при расчётах с ненулевой начальной площадкой контакта – в 2,8 раза. Для наконечников из меди E-Cu расчётные значения площадей износа как с начальной площад- кой контакта в точке нF , так и с ненулевой начальной площадкой контакта неF , оказались также более низкими по сравнению с величинами площадей износа наконечника бкF на производстве в среднем со- ответственно в 1,6 и 1,7 раза, для наконечников из бронзы – в среднем в 2,6 и 2,9 раза. Столь существенные расхождения между расчётными (модельными) значениями и значениями величины износа наконечников при выполнении сварочных работ объясняются тем, что при составлении моделей изнашивания на основе результатов лабораторных испытаний и в дальнейших расчетах не учи- тывались, как уже подчеркивалось выше, электроэрозионная составляющая износа, влияние температуры на этот процесс и некоторые другие параметры. Для устранения вышеуказанных недостатков моделей износа наконечников, составленных на основе лабораторных испытаний, и согласования полученных по ним результатов с результатами их из- носа на производстве, в данной работе предложено использовать поправочный множитель M . Для моделей изнашивания с начальной площадкой контакта в точке и для моделей изнашивания с ненулевой начальной площадкой контакта значения этого коэффициента рассчитывались по следую- щим формулам: н бк н F F M = ; (32) не бк не F F M = . (33) Поправочные коэффициенты вычислялись для каждого материала по всем шести нагрузкам, по которым находилось среднее значение: . 2 нен ср MM M + = (34) При этом коэффициенты срM меняют свои значения в зависимости от количества сварочной поволоки, прошедшей через наконечник, т.е. от пути трения. Аппроксимацией полученных результатов установлены экспоненциальные зависимости )(sM прср : - для меди М1: ;4035,1)( 0008,0)1( S Mср esM ⋅⋅= (35) PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com Модели изнашивания наконечников токоподводящих мундштуков сварочных горелок Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2011, № 1 74 - для меди E-Cu: ;0094,1)( 0006,0)( S CuEср esM ⋅ − ⋅= (36) - для бронзы Cu-Cr-Zr: .9697,1)( 0004,0)( S ZrCrCuср esM ⋅ −− ⋅= (37) Оценка погрешностей полученных выражений для моделей изнашивания наконечников с на- чальной площадкой контакта в точке и ненулевой начальной площадкой контакта через коэффициент по- грешности нен,ψ , % по отдельным путям трения рассчитывалась по формуле: ,% )( ,%ψ ,, бк бкненср нен F FFsM −⋅ = , (38) а окончательная погрешность расчётов износа по формуле: ∑ = ⋅= n i несрннесрн n 1 ,, ,%ψ 1 ,%ψ . (39) Средние значения погрешности расчётов износа наконечников, изготовленных из исследуемых материалов, по моделям изнашивания с нулевой начальной площадкой контакта в точке составили: для меди М1 – 10 %, для меди E-Cu – 11 %, для бронзы системы Cu-Cr-Zr – 16 %. Средние значения погреш- ности расчётов износа наконечников по моделям изнашивания с ненулевой начальной площадкой кон- такта оказались практически такими же: для меди М1 – 7 %, для меди E-Cu – 10 %, для бронзы системы Cu-Cr-Zr – 13 %. Все результаты расчётов на износ наконечников из меди М1, меди E-Cu и бронзы системы Cu- Cr-Zr сведены в табл. 4. Таблица 4 Результаты измерений и расчетов износа наконечников из различных материалов Время испытания t , мин (в числителе), путь трения s , м (в знаменателе) Величины и параметры 30/143 60/285 90/428 120/570 159/713 400/1890 1 2 3 4 5 6 7 Медь марки М1 1D , мм 1,53 1,60 1,68 1,76 1,80 2,48 бкF , мм 2 5,2 8,6 12,30 16,2 20,1 59,3 IQ , Н 0,61 0,47 0,30 0,14 0,05 - срQ , Н 0,75 0,54 0,39 0,22 0,10 0,03 σ ⋅10–2, МПа 14,4 6,3 3,2 1,4 0,5 0,05 • рR , мм 37,3 34,6 32,4 30,7 30,0 29,1 нF , мм 2 2,89 5,21 7,07 8,32 9,04 9,59 неF , мм 2 2,66 4,82 6,54 7,67 8,31 8,76 нM 1,80 1,65 1,74 1,95 2,22 6,18 неM 1,95 1,78 1,88 2,11 2,42 6,77 срM 1,88 1,72 1,81 2,03 2,32 6,48 нψ , % 12,7 6,7 13,8 13,5 11,5 3,0 неψ , % 19,7 1,4 5,3 4,6 2,5 5,9 Медь E-Cu 1D , мм 1,35 1,43 1,51 1,59 1,66 2,27 бкF , мм 2 4,7 7,8 11,1 14,6 17,8 51,6 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com Модели изнашивания наконечников токоподводящих мундштуков сварочных горелок Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2011, № 1 75 Продолжение таблицы 4 1 2 3 4 5 6 7 IQ , Н 0,99 0,82 0,65 0,49 0,34 - срQ , Н 1,13 0,91 0,74 0,57 0,42 0,17 σ ⋅10–2, МПа 24,0 11,7 6,7 3,9 2,4 0,3 • рR , мм 52,0 43,2 38,2 35,0 32,9 25,2 нF , мм 2 3,53 6,61 9,27 11,54 13,45 15,45 неF , мм 2 3,40 6,29 8,83 10,99 12,76 14,43 нM 1,33 1,18 1,20 1,27 1,32 3,34 неM 1,38 1,24 1,26 1,33 1,39 3,58 срM 1,36 1,21 1,23 1,30 1,36 3,46 нψ , % 17,4 1,7 8,6 12,2 17,1 6,0 неψ , % 20,4 3,2 3,4 6,9 11,1 12,2 Бронза системы Cu-Cr-Zr 1D , мм 1,30 1,34 1,38 1,42 1,46 1,81 бкF , мм 2 2,8 4,3 5,9 7,4 9,0 25,2 IQ , Н 1,09 1,01 0,92 0,84 0,76 0,03 срQ , Н 1,18 1,05 0,97 0,88 0,80 0,40 σ ⋅10–2, МПа 42,1 24,4 16,4 11,9 8,9 1,6 • рR , мм 62,4 53,6 48,0 44,0 41,0 29,8 нF , мм 2 1,06 1,98 2,83 3,62 4,34 5,22 неF , мм 2 0,95 1,80 2,55 3,24 3,90 5,03 нM 2,64 2,17 2,08 2,04 2,07 4,83 неM 2,95 2,39 2,31 2,28 2,31 5,01 срM 2,78 2,28 2,20 2,16 2,19 4,92 нψ ,% 20,9 1,8 12,2 20,8 26,3 13,2 неψ ,% 29,1 7,5 1,1 8,1 13,5 16,4 Использование поправочного множителя срM делает необходимым замену параметра wk в уравнении (1) на параметры 'wk , '' wk и ''' wk . При этом уравнения для расчётов общего износа наконечни- ков в условиях сварочного процесса по каждому из исследуемых материалов примут вид: - для меди М1: );(σ)( )(' ssk ds du sm w w = (40) - для меди E-Cu: );(σ)( )('' ssk ds du sm w w = (41) - для бронзы Cu-Cr-Zr: ).(σ)( )(''' ssk ds du sm w w = (42) где 'wk = )1(Мсрw Mk ⋅ ; PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com Модели изнашивания наконечников токоподводящих мундштуков сварочных горелок Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2011, № 1 76 '' wk = )( CuEсрw Mk −⋅ ; ''' wk = )( ZrCrCuсрw Mk −−⋅ . Выводы Предложена методика составления модели общего (суммарного) износа наконечников токопод- водящих мундштуков сварочных горелок при механизированной дуговой сварке в защитных газах на ос- нове величины механической составляющей их износа, определенной во время лабораторных испытаний по схеме «диск-плоскость». Литература 1. Бригидин В.Я. О работе токоподводящих наконечников при дуговой сварке // Сварочное про- изводство. – 1979. – № 8. – С. 20-21. 2. Чубуков А.А. Влияние износа наконечника на технологические параметры процесса сварки // Сварочное производство. – 1980. – № 1. – С. 26-27. 3. Воропай Н.М., Бринюк М.В. Технологические свойства омедненной сварочной проволоки // «Сварщик». – 2002. – № 4 (26). – С. 16-20. 4. Дмитрик В.В., Притула С.И. Токоподводящие мундштуки из порошковых материалов для сва- рочных горелок // Автоматическая сварка. – 2005. – № 3. – С. 44-47. 5. Кузьменко А.Г. Метод подобия в решении контактных задач для тел двоякой кривизны // Проблеми трибології (Problems of Tribology). – 2008. – № 2. – С. 25-55. 6. Абрамов О.О., Завгородній В.В. Механічна складова зносостійкості струмопідвідних наконечників зварювальних пальників // Проблеми трибології (Problems of Tribology). – 2009. – № 2. – С. 36-40. 7. Завгородний В.В., Абрамов А.А. Сила прижима проволоки к поверхности токоподводящих наконечников сварочных горелок // Вісник ХНУ. – 2008. – № 5. – С. 51-58. Надійшла 29.11.2010 Ч И Т А Й Т Е журнал “P r o b l e m s o f T r i b o l o g y” во всемирной сети I N T E R N E T ! http://www.tup.km.ua/science/journals/tribology/ PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com http://www.tup.km.ua/science/journals/tribology/ http://www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com