Качество соединения панелей, полученного методом комбинированной фланцовки

ПОСТАНОВКА ВОПРОСА

В машиностроении, нашла применение технология фланцовки, например, в автомобилестроении, при сборке наружной и внутренней панелей дверей, багажника, капота, люка заправочной горловины.

Применяемые в настоящее время технологии фланцовки в инструментальных штампах или обкаткой роликами не обеспечивают возрастающие требования к качеству таких соединений.

Качество соединения оценивается, прежде всего по следующим трем критериям:

• -    прочность сборки , которая должна обеспечить плотное прилегание панелей друг к другу и зафланцованному борту, то есть обеспечить их неподвижность в процессе эксплуатации;

• -    отсутствие пустот (карманов) в торце внутренней панели (по радиусу гиба) и по всему периметру зафланцованного борта – как потенциальных источников ускоренной коррозии;

• -    отсутствие потери устойчивости фланца (гофрообразование) на радиусных участках собираемых панелей.

Неудовлетворенность этим требованиям вынуждает применять дополнительные меры по изменению конструкции соединения – уменьше- Беляева Ирина Александровна, кандидат технических наук, старший научный сотрудник НИЛ-41.

ние высоты борта в зонах малых радиусов; по применению дополнительно клея или усилению прочности сборки, за счет использования точечной сварки по периметру соединения.

Все эти дополнительные меры приводят к значительному увеличению трудоемкости образования соединения, то есть в конечном счете к повышению себестоимости изделия в целом.

В работах [1, 2] описана новая технология фланцовки - комбинированная технология, сочетающая статическое и динамическое нагружения, когда гибка – формовка борта на угол 90⁰ осуществляется под действием статической нагрузки в инструментальном штампе, а дальнейшая флан-цовка, борта на а = 180 0 реализуется под действием динамической нагрузки (импульсным магнитным полем) (рис.2).

Для анализа процесса комбинированной фланцовки разработана методика компьютерного моделирования такого процесса, позволившая определить напряженно-деформированное состояние материала панелей и особенно фланцуемого борта во времени [3].

В данной статье предлагается оценить качество полученных по разработанной технологии соединений.

ПРОЧНОСТЬ СОЕДИНЕНИЯ

Используя предложенную методику компьютерного моделирования было осуществлено с ее помощью исследование контактных напряжений, определяющих прочность соединения в за-

Энергия, потребная для динамического этапа фланцовки W, кДж	2,0	6,7	12,3
Величина контактных напряжений между панелями ст к, МПа	50 - 70	356 - 387	> 600

Внутренняя

Рис. 1. Соединение панелей с использованием технологии “фальцовки”

Рис. 2. Второй (динамический) этап комбинированной технологии «фальцовка»: 1 – внутренняя панель, 2 - внешняя панель, 3 – индуктор, 4 – прижим висимости, от величины энергии разряда батареи конденсаторов (W).

На рис. 3 в качестве примера дана картина распределения контактных напряжений ( с _k) на Таблица 1

Рис. 3. Пример контактных напряжений (по толщине) в панелях в конечный момент динамического этапа фланцовки заключительном этапе фланцовки, а в табл. 1 приведены их значения в зависимости от энергии W.

Проведенное комплексное испытание полученных соединений позволило определить то минимальное напряжение, при котором обеспечивается полная неподвижность панелей относительно друг друга (< 7 = 250 — 340МПа).

Printed with pdfFactory Pro trial version - purchase at

Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т. 16, №6, 2014

Как видно из таблицы, комбинированная технология обеспечивает требуемое качество уже при W = 6,7 кДж

Такое плотное прилегание достигается за счет изменения механизма динамической комбинированной фланцовки: во - первых, благодаря растягивающим напряжений (обтяжки) наружного борта по внутренней панели, во - вторых, за счёт соударения фланцуемого борта с внутренней панелью. Некоторую лепту в прочность соединения вносят тепловые эффекты, сопутствующие магнитно - импульсному нагружению. Гибка -обтяжка, соударение, тепловые эффекты сводят на нет явление пружинения и обеспечивают требуемую прочность соединения.

Таким образом, отпадает надобность в дополнительном применении клея или сварки.

ОТСУТСТВИЕ ПУСТОТ (КАРМАНОВ)

Изменение пластичности металла при динамическом нагружении, изменившийся характер деформирования – гибка - обтяжка наружной панели по внутренней, действие динамической нагрузки в торец внутренней панели на всем временном промежутке деформирования приводят к образованию минимального радиуса гиба r = 1,0S без каких - либо пустот.

Данный вывод подтверждается приведенным на рисунке 4 сечением соединения, полученного по новой технологии, на котором видно их плотное соединение без каких - либо пустот.

ГОФРООБРАЗОВАНИЕ

Был исследован процесс комбинированной фланцовки при разных радиусах в плане R и высотах борта h (рис. 5).

Установлено, что при R > 10 и при высотах борта h = менее 7 мм гофрообразование не наблюдается (табл. 2).

Уровень критических сжимающих напряжений, приводящих к гофрообразованию, достигается значительно позже по сравнению со статическим напряжением, что расширяет предельные возможности процесса фальцовки.

На рис. 6 показан фрагмент детали без гофр.

Рис. 4. Макрошлиф соединения панелей, полученного с использованием технологии комбинированной фланцовки

Рис. 5. Пример окружных напряжений б r (в плане) на радиусном участке фланцуемого борта, определяющем его потерю устойчивости

Рис. 6. Фрагмент соединения при

R = 10мм и h = 7м. Гофры отсутствуют

Таблица 2

R, мм	10			20
h, мм	5	7	10	5	7	10
Качество поверхности	Гофры отсутствуют	Высота гофр не более 0,1 мм	Высота гофр 0,2 + 0,3, мм	Гофры отсутствуют	Гофры отсутствуют	Высота гофр не более 0,1 мм

ВЫВОД

Комбинированная технология по всем трем параметрам качества (прочности, наличию пустот, гофрообразованию) превосходит существующие технологии фланцовки.