Influence of Current Shunting and Technological Parameters of Spot Welding on the Strength of Joints of Dimensional Products
Loading...
Date
2024
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Dniprovsky State Technical University, Kamianske
Abstract
ENG: The effect of current shunting and technological parameters of spot welding on the strength of joints of dimensional products was studied. Experiments were carried out using a spot contact welding machine type MT-1614. As the main material to be joined, structural carbon steel of the 08Yu brand was chosen in the form of plates of various thicknesses. After welding, samples were made for testing according to standard techniques for shearing, tearing, or twisting. The experimental part of the study included determining the dependence of the fracture force and weld nugget diameter on the welding current, the distance between welded spots, and the duration of the welding current pulse. It was determined that the optimal welding current to ensure high strength of welded points is 7400…8000 A. Exceeding this value leads to a decrease in strength, especially when the distance between welded spots increases. The duration of the welding current pulse also plays a significant role: the optimal increase in strength is observed with pulses lasting 0.18…0.22 s. for currents of 7900…8200 A. The dependence of the diameter of the welded spot on the distance between the welded spots and the duration of the pulse was also established. A significant increase in the distance between the welded points leads to a decrease in their diameter. On the other hand, the duration of the current pulse in the range of 0.22...0.24 s increases the diameter of the points to 22 % on average. Based on the results of the experiments, mathematical models were developed that quantitatively evaluate the influence of the investigated parameters on the strength and diameter of the welded spot. Practical recommendations include optimizing welding parameters and implementing mathematical models in the production process to predict the quality of welded joints. The obtained results will contribute to improving the quality of welded joints and the efficiency of production processes in the manufacture of large-scale products.
UKR: Досліджено вплив шунтування струму та технологічних параметрів точкового зварювання на міцність з'єднань габаритних виробів. Досліди проводили з використанням машини точкового контактного зварювання типу МТ-1614. В якості основного матеріалу, що з’єднувався, обрали конструкційну вуглецеву сталь марки 08Ю у вигляді пластин різної товщини. Після виконання зварювання виготовляли зразки для випробувань за стандартними методиками на зріз, відрив або скручування. Експериментальна частина роботи включала визначення залежності величини зусилля руйнування та діаметра зварної точки від зварювального струму, відстані між звареними точками та тривалості імпульсу зварювального струму. Визначено, що оптимальний зварювальний струм для забезпечення високої міцності зварних точок становить значення в діапазоні від 7400 і до 8000 А. Перевищення цього значення призводить до зниження міцності, особливо при збільшенні відстані між зварними точками. Тривалість імпульсу зварювального струму також відіграє важливу роль: оптимальний приріст міцності спостерігається при імпульсах тривалістю 0,18…0,22 с. для струмів 7900…8200 А. Також встановлено залежність діаметра зварної точки від відстані між зварними точками та тривалості імпульсу. Суттєве збільшення відстані між зварними точками призводить до зменшення їх діаметра. З іншої сторони, тривалість імпульсу струму в межах 0,22…0,24 с підвищує діаметр точок у середньому до 22 %. За результатами експериментів були розроблені математичні моделі, що кількісно оцінюють вплив досліджуваних параметрів на міцність та діаметр зварної точки. Практичні рекомендації включають оптимізацію параметрів зварювання та впровадження математичних моделей у виробничий процес для прогнозування якості зварних з'єднань. Отримані результати сприятимуть підвищенню якості зварних з'єднань та ефективності виробничих процесів при виготовленні габаритних виробів.
UKR: Досліджено вплив шунтування струму та технологічних параметрів точкового зварювання на міцність з'єднань габаритних виробів. Досліди проводили з використанням машини точкового контактного зварювання типу МТ-1614. В якості основного матеріалу, що з’єднувався, обрали конструкційну вуглецеву сталь марки 08Ю у вигляді пластин різної товщини. Після виконання зварювання виготовляли зразки для випробувань за стандартними методиками на зріз, відрив або скручування. Експериментальна частина роботи включала визначення залежності величини зусилля руйнування та діаметра зварної точки від зварювального струму, відстані між звареними точками та тривалості імпульсу зварювального струму. Визначено, що оптимальний зварювальний струм для забезпечення високої міцності зварних точок становить значення в діапазоні від 7400 і до 8000 А. Перевищення цього значення призводить до зниження міцності, особливо при збільшенні відстані між зварними точками. Тривалість імпульсу зварювального струму також відіграє важливу роль: оптимальний приріст міцності спостерігається при імпульсах тривалістю 0,18…0,22 с. для струмів 7900…8200 А. Також встановлено залежність діаметра зварної точки від відстані між зварними точками та тривалості імпульсу. Суттєве збільшення відстані між зварними точками призводить до зменшення їх діаметра. З іншої сторони, тривалість імпульсу струму в межах 0,22…0,24 с підвищує діаметр точок у середньому до 22 %. За результатами експериментів були розроблені математичні моделі, що кількісно оцінюють вплив досліджуваних параметрів на міцність та діаметр зварної точки. Практичні рекомендації включають оптимізацію параметрів зварювання та впровадження математичних моделей у виробничий процес для прогнозування якості зварних з'єднань. Отримані результати сприятимуть підвищенню якості зварних з'єднань та ефективності виробничих процесів при виготовленні габаритних виробів.
Description
D. Nosov: ORCID 0000-0002-1588-684X; V. Peremitko: ORCID 0000-0001-9032-6116; S. Plitchenko: ORCID 0000-0002-0613-2544
Keywords
spot welding, dimensional products, joint strength, shunting effect, technological parameters, mathematical models, точкове зварювання, габаритні вироби, міцність з’єднань, вплив шунтування, технологічні параметри, математичні моделі, КПММ
Citation
Nosov D., Peremitko V., Plitchenko S., Makarenko M., Shevtsov V. Influence of Current Shunting and Technological Parameters of Spot Welding on the Strength of Joints of Dimensional Products. Mathematical Modeling. 2024. № 2 (51). P. 83–91. DOI: https://doi.org/10.31319/2519-8106.2(51)2024.317514.