Спосіб визначення величини холодного контактного електричного опору

Спосіб визначення величини холодного контактного електричного опору, в якому затискають деталі між електродами зварювального пристрою, вимірюють величину холодного контактного електричного опору RoFRo m при мінімально припусm тимому значенні зусилля стискання РОі=Ро m , a m величину опору R0J з надійною імовірністю Q=0,95 для будь-якого значення зусилля стискання P0J, більшого за Роі, визначають за параметрами функції відмови F(P0) контакту деталей, відповідної до розподілу Вейбулла, та за визначеними статистично довірчими поліноміальним зв'язком між твердістю НВ контактного матеріалу і математичним очікуванням M[F(P0)] функції відмови, універсальним медіанним значенням параметра її кривини М[р*], а далі визначають параметр масштабу функції відмови Є = M [ F ( P 0 ) P та и значення для зусилля стискання PopPomm і прирощення AF(P0) для решти значень зусиль стискання та ВІДПОВІДНО холодний контактний електричний опір R0J в межах довірчого інтервалу за r-коефіцієнтами табульованого розподілу Вейбулла, який відрізняється тим, що вимірюють величину холодного контактного електричного опору Rojci 0=1,2) в 2-х суміжних реперних точках (1,2) при ВІДПОВІДНИХ зусиллях стис Винахід стосується галузі зварювання тиском, зокрема виробництва контактних мікроточкових з'єднань радіоелектроніки та прецизійного приладобудування, і може бути використаний у виготовленні зварного "гарячого спаю" термоперетворювачів, в тому числі тугоплавких металів та сплавів, що застосовуються у вимірюванні температур високоенергетичних об'єктів Відомий спосіб визначення величини холодного контактного електричного опору, в якому, деталі затискають між електродами зварювального при к а н н я Р е 1сі=Ре mm, Pe2ci ЄЛЄКТрОДІВ ЗВарЮВЭЛЬНОГО пристрою, крок Д між якими становить 2,5 10 % діапазону зміни технологічно доцільного зусилля СТИСКаННЯ ( Р е mm Ре max), ВИЗНаЧЭЮТЬ ОЦІНКУ р* параметра функції розподілення для кожного з контактних матеріалів С, 0=1,2) за виразом 1+ exp -exp (1) де M[F(Poci)] - математичне очікування функції розподілення для кожного контактного матеріалу с1, с2, визначають значення функції розподілення F(Pejci) для всіх j-значень технологічно доцільного діапазону зусиль стискання, ВІДПОВІДНИХ кроку Д окремо для кожного з контактних матеріалів за виразом ІР* ejci (2) M(Pec) визначають величину холодного контактного опору Rojci для кожного значення зусилля стискання Pej за виразом • _ ,°J" «-1 ||=|D I PlD II СЗЛ визначають величину холодного контактного опору в контакті двох матеріалів с1, с2 для всіх значень зусилля стискання з кроком Д за виразом _ Rn + Rnir? R = °,с °JC2 (4) строю, вимірюють величину холодного контактного електричного опору RoFRo m при мінімально приm пустимому значенні зусилля стискання POi=Pomin, a величину опору R0J з надійною імовірністю Q=0,95 для будь-якого значення зусилля стискання P0J, більшого за Роі, визначають за параметрами функції відмови F(P0) контакту деталей, відповідної до розподілу Вейбулла, та за визначеними статистично довірчими поліноміальним зв'язком між твердістю НВ контактного матеріалу і математичним очікуванням M[F(P0)] функції відмови, універсаль CO СЧ о 00 Ю 58023 ним медіанним значенням параметру и кривини М[р*], а далі визначають параметр масштабу функції відмови Є* = M [ F ( P 0 ) ] P та и значення для зусилля тискання Роі=Ро m і прирощення AF(P0) для m решти значень зусиль стискання, та ВІДПОВІДНО холодний контактний електричний опір R0J в межах довірчого інтервалу за r-коефіцієнтами табульованого розподілу Вейбулла [Деклараційний патент №42414 A G01K7/02, В23К11/02 Білобородченко В І Спосіб визначення величини холодного контактного електричного опору Опублікований 15 10 2001 Бюл №9] Проте такий спосіб визначення величини холодного контактного електричного опору, базований на ОЦІНЦІ параметру кривини розподілення М[р*]=0,933, при різних матеріалах контактної пари забезпечує лише певну точність прогнозування величини холодного контактного електричного опору, з умови, що відношення твердості контактних матеріалів не більшого 2 1 Це пов'язано зі значно ВІДМІННИМИ значеннями оцінки параметру кривини розподілення М[р*] для різних груп технічних матеріалів Так для МІДІ та мідних сплавів його варіація становить 0,615 1,268, для сталей ВІДПОВІДНО 0,833 0,895, нікелю та титану 0,863 1,118, для групи твердих тугоплавких термогальванічних матеріалів, наприклад ніхрому та вольфрамренієвих сплавів - 0,995 1,040 Оскільки для виготовлення термоперетворюючих пристроїв в якості комутаційних та компенсаційних ланцюгів в контакті використовуються власне сполучення мідних сплавів та термогальванічних матеріалів твердістю ВІДПОВІДНО НВ200 НВ 3280 3450, то першочергово втрачає свою надійність, за умовами контактування, більш м'який матеріал Таким чином визначена величина холодного контактного електричного опору стає складно залежною від умов деформування та укорінення матеріалів контактної пари В такому випадку невірно оцінена величина холодного контактного електричного опору, як одна з початкових базових умов необхідних для визначення оптимальних режимів мікроконтактного зварювання тиском, зокрема вибір значення зусилля стискання, особливо у випадку протікання короткочасних імпульсів зварювального струму та незначних зусиль стискання, характерних для контактного зварювання деталей малих перерізів, провокує порушення основної умови стабільної якості результатів зварювання - ВІДПОВІДНОСТІ енергії необхідної для формування зварної точки та енергії, що виділена між електродами зварювального пристрою (енергетичний баланс процесу формування зварного з'єднання) 1+ ехр Таким чином не забезпечується стабільність та якість процесу формування контактного мікрозварного з'єднання, а ВІДПОВІДНО не досягається, з рештою рівних умов, підвищена експлуатаційна надійність мікрозварних контактних з'єднань, в тому числі термоперетворювальних пристроїв В основу винаходу поставлено задачу створення способу визначення холодного контактного електричного опору, в якому достовірне оцінювання його величини та її розкиду при контакті матеріалів різної твердості дозволило би за рахунок визначення величини холодного контактного електричного опору для кожного матеріалу контактної пари встановити надійний діапазон варіації технологічно доцільного значення зусилля стискання електродів зварювального пристрою, досягти стабільності і якості процесу формування контактного мікрозварного з'єднання, що забезпечує, з рештою рівних умов, підвищену експлуатаційну надійність мікрозварних контактних з'єднань, в тому числі термоперетворювальних пристроїв Поставлена задача вирішується тим, що в способі визначення величини холодного контактного електричного опору, в якому, деталі затискають між електродами зварювального пристрою, вимірюють величину холодного контактного електричного опору R0F Ro m при мінімально припусm тимому значенні зусилля стискання РОі=Ро m , a m величину опору R0J з надійною імовірністю Q=0,95 для будь-якого значення зусилля стискання P0J, більшого за Роі, визначають за параметрами функції віднови F(P0) контакту деталей, відповідної до розподілу Вейбулла, та за визначеними статистично довірчими поліноміальним зв'язком між твердістю НВ контактного матеріалу і математичним очікуванням M[F(P0)] функції відмови, універсальним медіанним значенням параметру и кривини М[р*] визначають параметр масштабу функції відмови Є* = M [ F ( P 0 ) ] P та и значенім для зусилля СТИСКаННЯ РоІ=Ро mm І ПрирОЩЄННЯ фуНКЦІІ ВІДМОВИ AF(P0) для решти значень зусиль стискання, та ВІДПОВІДНО холодний контактний електричний опір R0J в межах довірчого інтервалу за г-коефіцієнтами табульованого розподілу Вейбулла, згідно винаходу вимірюють величину холодного контактного електричного опору Rojci 0=1,2) в 2-х суміжних реперних точках (1,2) при ВІДПОВІДНИХ зусиллях стискання PeicpPe mm, Pe2ci ЄЛЄКТрОДІВ ЗВарЮВЭЛЬНОГО пристрою, крок Д між якими становить 2,5 10% діапазону зміни технологічно доцільного зусилля СТИСКаННЯ ( Р е mm Ре max), ВИЗНаЧЭЮТЬ ехр де Мр(Р0 )] математичне очікування функції розподілення для кожного контактного матеріалу с1, с2, визначають значення функції розподілення F(Pejci) для всіх j-значень технологічно доцільного діапазону зусиль стискання, ВІДПОВІДНИХ кро ОЦІНКУ р* параметру функції розподілення для кожного з контактних матеріалів С, 0=1,2) за виразом (1) ку Д окремо для кожного з контактних матеріалів за виразом ejci (2) 58023 визначають величину холодного контактного опору Rojci для кожного значення зусилля стискання Pej за виразом R, (3) визначають величину холодного контактного опору в контакті двох матеріалів с1, с2 для всіх значень зусилля стискання з кроком Д за виразом Це дозволяє здійснювати контактне точкове мікрозварювання різнорідних деталей при технологічно доцільному оптимальному значенні зусилля стискання електродів зварювального пристрою, встановленому за попередньо статистично надійно визначеним холодним контактним електричним опором, забезпечити умови дотримування енергетичного балансу процесу формування зварного з'єднання, що запобігає виплесковому характеру формування зони зварювання, R ОІСІ F R ЄІСІ; e2ci, F R е1сі, R о2сі R о1сі =А FRе2сі, • F R е1сі, 6 внаслідок чого зменшується дефектність зварних з'єднань та підвищується експлуатаційна надійність мікрозварних з'єднань, в тому числі термоперетворювачів Спосіб визначення величини холодного контактного електричного опору здійснюють так Для складених в контакт деталей з різнорідних матеріалів с1, с2 (і=1,2), з мінімально доцільним технологічний ЗНачеННЯМ Ро1сі-Ро m ЗуСИЛЛЯМ СТИСm кання електродів зварювального пристрою, вимірюють ВеЛИЧИНу елеКТрИЧНОГО ОПОру Ro min-Ro1ci, а далі наступне вимірювання опору R02a при зусиллі стискання Ре2сі-Ро min+A збільшене на крок Д, який становить 2,5 10% діапазону зміни технологічно доцільного зусилля стискання електродів Оскільки за визначенням для кожного контактного матеріалу С, 0=1,2) прирощення величини холодного контактного опору становить =в а функція розподілення для любого значення зусилля стискання становить р*ч (5) ним очікуванням М[Р(Р0)]=0,368, незалежну від параметра кривини, можна записати M[F(P0)f* ejci (6) М[Р(РО)] = 0,368 = ехр (7) ЗВІДКИ де Р - оцінка параметру и кривини, Є - ВІДПОВІДНО параметр масштабу, а також враховуючи, що при універсальному значенні математичного очікування розподілення Вейбулпа M[F(P0)]=0,6321 параметр масштабу визначає функцію живучості стану контакту з математич 1+ ехр e = M[F(P0)f' (8) Тоді З урахуванням (5, 6, 8) рівняння для ітераційного визначення оцінки параметру кривини становить (9) ехр Задовільна точність збігання ітераційного ряду визначених значень оцінки параметру кривини забезпечується рівнем інструментальної похибки вимірювального пристрою Підставляючи в (9) значення математичного очікування функції розподілення M[F(P0Ci)] для кожного матеріалу контактної пари с1, с2 0=1,2) визначають величину оцінки параметру кривини для кожного з них Далі, ВІДПОВІДНО (6), визначають функції розподілення F(Pejci) для кожного матеріалу с1, с2 для всіх Pej-значень зусилля стискання, встановлених ВІДПОВІДНО обраного кроку Д та належних діапазону зміни технологічно доцільного зусилля стискання електродів, і визначають величину холодного контактного електричного опору Rojci Величина холодного контактного електричного опору між різними матеріалами с1,с2 для всіх значень зусилля стискання, належних діапазону технологічно доцільних, визначається за виразом •ojc2 (4) Здійснювали вимірювання опору холодного контактного електричного опору контактної пари мідь М2 5=0,5мм+ніхром Н20Х80 d=0,2MM ДОСЛІДНІ вимірювання та медіани значень опорів в точках Реі=0,2даН, Ре2=0,4даН ВІДПОВІДНО становлять R0imeci-73MOM та R0imeci-53MOM Оцінки математичного очікування M[F(Pe)](M2)-0,475flaH, M[F(Pe)](H20x80)-1 611даН, оцінки параметрів кривини розподілів складають р*(М2)=1,1, Р*(Н20Х80)-0,88 В таблиці наведені статистично надійні результати практичної апробації способу визначення величини холодного контактного електричного опору Функції розподілення демонструють втрату надійності стану контакту з боку МІДІ через проникнення в неї більш твердого ніхрому (опір МІДІ стає несуттєвим при Ре>2даН) В подальшому опір залежить від зміни топологічних характеристик ніхрому 58023 8 Таблиця Результати практичної апробації способу визначення величини холодного контактного електричного опору Ре, даН F(Pe) си F(Pe) NICR Rcu 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 0,33 0,58 0,74 0,85 0,90 0,94 0,97 0,98 0,99 0,99 1 1 1 1 1 0,15 0,26 0,35 0,43 0,49 0,55 0,60 0,64 0,68 0,71 0,74 0,77 0,79 0,81 0,83 73,0 64,8 36,1 23,0 14,2 8,7 6,3 3,0 2,0 1,0 RNICR 73 53,1 43,4 37,0 32,0 27,0 24,0 21,0 18,3 16,0 14,5 12,5 11,7 9,6 9,0 г^розр 73,0 54,0 40,0 30,0 23,0 18,0 15,0 12,0 11,0 10,7 10,4 10,0 10,0 9,5 9,0 73,0 57,0 40,0 29,0 24,0 22,0 18,0 15,0 13,0 12,0 11,0 11,0 10,0 9,5 9,0 Визначення величини холодного контактного електричного опору та достовірне оцінювання його величини та її розкиду при контакті матеріалів різної твердості дозволяє, за рахунок визначення величини холодного контактного електричного опору для кожного матеріалу контактної пари встановити надійний діапазон варіації технологічно доцільного знамення зусилля стискання електродів зварювального пристрою, досягти стабільності і якості процесу формування контак Комп'ютерна верстка Е Гапоненко тного микрозварного з'єднання, що забезпечує, з рештою рівних умов, підвищену експлуатаційну надійність мікрозварних контактних з'єднань, в тому числі термоперетворювальних пристроїв Оптимізація технологічних режимів зварювання термоперетворювачів на базі тугоплавких металів підтверджуються, в даних умовах експлуатації, надійністю безвідмовної роботи на рівні не гірше Q=0,93 Підписано до друку 05 08 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна