Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 2

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 21 No. 2 2019 45 TECHNOLOGY Технологические параметры сварки образцов Technological parameters for welding of samples Номер эксперимента h , мм h , mm V w , мм/мин V w , mm/min F p , кН F p , kN RR T , об/мин RR T , rpm P US , Вт P US , W 1.1 2,5 200 200 450 – 1.2 2,5 200 200 450 1,0 2.1 5,0 130 250 450 – 2.2 5,0 130 250 450 1,0 3.1 10,0 90 360 450 – 3.2 10,0 90 360 450 1,0 Рис. 4. Схемы сканирования поверхности образца, моделирующие состояния перед началом сварки ( а ) и в процессе сварки ( б ): 1 – заготовка; 2 – рабочий стол; 3 – магнитостриктор; 4 – сонотрод первой ступени; 5 – сонотрод второй ступени; 6 – сварочный инструмент; 7 – проставка; 8 – пин сварочного инструмента; 9 – сварное соединение; 10 – зеркало; 11 – 1D-голова виброметра; 12 – сканирующая 3D-голова виброметра; 13 – зона сканирования Fig. 4. Scans of the workpiece surface, modeling a state before start welding ( а ) and a moment during the welding ( б ): 1 – workpiece; 2 – welding table; 3 – magnetostrictor; 4 – first-stage sonotrode; 5 – second-stage sonotrode; 6 – welding tool; 7 – spacer ring; 8 – welding tool pin; 9 – welded seam; 10 – mirror; 11 – 1D vibrometer head; 12 – 3D vibrometer scanning head; 13 – scanned area В этом случае проводилось сканирование ча- стично сваренных заготовок, инструмент на- ходился в отверстии выхода сварного шва и был прижат к образцу с рабочим усилием свар- ки (рис. 4, б ). Длина сварного шва составляла 70 мм. Расстояние от места установки сонотро- да до начала области сканирования составляло 90 мм – для ситуации перед началом сварки и 160 мм – при моделировании процесса сварки. Результаты и обсуждение Измерения полей виброскоростей показали, что при приложении ультразвуковых колебаний на поверхности образцов формируются различ- ные волновые картины, обусловленные интер- ференцией прямых и многократно переотражен- ных объемных и поверхностных ультразвуковых волн. Далее при описании и обсуждении резуль- татов измерений под виброскоростями и вибро- перемещениями будут пониматься их компонен- ты, нормальные к сканируемой поверхности. На рис. 5 представлены карты вибропереме- щений на поверхности пластины из алюминие- вого сплава Д16Т толщиной 12 мм для двух спо- собов подвода ультразвукового воздействия. При этом, несмотря на то что при контактном спосо- бе мощность воздействия была на 36 % больше, максимальная амплитуда виброперемещений на поверхности образца составила не более 0,5 мкм (рис. 5, а ), тогда как способ с жесткой фиксацией сонотрода обеспечил в четыре раза большее зна- чение этой величины – 2,4 мкм (рис. 5, б ). Виброперемещения на торцевой стороне об- разца позволяют судить об интенсивности уль- тразвукового воздействия в направлении, парал-