CC BY
109
Секция «Сварка летательньш аппаратов и родственнее технологии»
Однако во всех случаях при испытаниях на срез сварные соединения разрушались хрупко со значительным разбросом значений разрушающих напряжений ср ~ 250...400 МПа.
В случае сварки с термообработкой сварных соединений в электродах сварочной машины для определения значимости влияния параметров дополнительного импульса: силы тока термообработки /ТО; времени термообработки /ТО и — времени паузы /П между импульсами /СВ и 1ТО тока; на прочность получаемых соединений, оцениваемую по напряжению ср разрушения сварных соединений на срез, а также определения характера этого влияния планировался трехфакторный эксперимент в пяти уровнях. При этом параметры сварочного импульса оставались неизменными: ^СВ = 450 даН; /СЖ = 1,0 с; /СВ = 14,4 кА; /СВ = 1,48 с; /др = 0,4 с. Параметры дополнительного термообрабатывающего импульса в соответствии с планом эксперимента изменялись в следующих пределах: силы тока термообработки /ТО = 0,2.1,0 /СВ; времени паузы /П между импульсами /П = 0,8.4,0 с; длительности импульса термообработки /ТО = 0,8.4,0 с; /ПР = /СЖ + /СВ + /П + /ТО + /ПР . При каждом сочетании факторов производили сварку трех образцов.
Анализ полученных результатов показал следующее.
Наиболее значимо на прочность сварных соединений влияет время паузы /П между сварочным 1СВ и термообрабатывающим /ТО импульсами тока, а также длительность /ТО термообрабатывающего импульса тока. Сила термообрабатывающего импульса тока /ТО влияет на прочность сварных соединений в меньшей мере.
Определены сочетания параметров режима термообработки сварных соединений арматуры в электродах сварочной машины, при которых соединения получаются наиболее пластичными и по прочности на срез удовлетворяют предъявляемым требованиям:
- время паузы /П между сварочным 1СВ и термообрабатывающим /ТО импульсами тока /П ~ 1,4.1,8 с;
- длительность термообрабатывающего импульса тока 1ТО ~ 1,4.1,8 с;
- сила термообрабатывающего импульса тока /ТО ~ 0,4 /с..
Таким образом, проведенными исследованиями показана возможность термообработки сварных соединений арматуры в электродах сварочной машины. Установлено, что на прочность сварных соединений наиболее значимо влияет время паузы между сварочным и подогревающим импульсами тока, а также длительность подогревающего импульса тока. Определены наиболее оптимальные параметры режима термообработки сварных соединений арматуры класса А-Ш из стали 35ГС диаметрами 12+12 мм в электродах сварочной машины, при которых соединения получаются наиболее пластичными и по прочности на срез удовлетворяют предъявляемым требованиям.
Библиографическая ссылка
1. Бродский А. Я. Сварка арматуры железобетонных конструкций. М. : Госстройиздат, 1981.
© Колесников А. Л., Бусовцев И. А., Токмашова И. А., 2014
УДК 621.791.18
А. В. Лецковник, О. В. Брылева, А. И. Кабанков Научный руководитель - Л. Г. Семичева Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
МЕТОДИКА ПОДГОТОВКИ МИКРОШЛИФОВ ДЛЯ МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКОГО И МИКРОРЕНТГЕНОСПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗОВ МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Разработана методика подготовки микрошлифов металлополимерных соединений для проведения металлографического и микрорентгеноспектрального анализов с применением травления в плазме безэлектродного высокочастотного разряда и ультратонких срезов.
В электронной, космической, авиационной, приборостроительной, электротехнической и других отраслях современной науки и техники решаются многочисленные проблемы, связанные с разработкой и изготовлением металлополимерных узлов для достижения самых разнообразных целей и задач.
Качественные неразъемные соединения металлов с фторопластом-4 были получены диффузионной сваркой.
Основные задачи металлографического анализа состоят в том, чтобы изучить микроструктуру сварного шва и прилегающих к нему зон, а также кинетику формирования диффузионных соединений, выбрать оптимальный технологический режим сварки, гаран-
тирующий длительную эксплуатационную надежность сварного соединения.
Однако в настоящее время отсутствуют хорошо отработанные методы препарирования металлополи-мерных соединений для металлографических исследований.
Поэтому впервые при исследования микроструктуры сварного соединения сплава алюминия АМг6 с фторопластом-4 была разработана новая методика подготовки микро-шлифов и ультратонких срезов для их анализа на оптических микроскопах.
От каждой партии сваренных образцов изготавливались шлифы перпендикулярно плоскости сварки.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2014. Технические науки
В связи с тем, что фторопласт-4 значительно мягче сплава АМг6 и при механической обработке трудно обеспечить получение плоской поверхности, после вырезки заготовки шлиф заливают термореактивной смолой.
Для получения чистой поверхности заготовки сначала подвергают шлифовке на абразивных бумагах с последовательно уменьшенным размером зерен абразива, а затем полировке с применением алмазных паст и водной суспензии окиси хрома.
После полировки остается механически искаженный (размазанный) слой полимера, без полного удаления которого микроструктура шва не может быть выявлена.
Известные методы травления жидкими растворителями не могут быть рекомендованы для этой цели, так как фторопласт-4 не растворяется ни в одном из растворителей, и химически стоек ко всем агрессивным жидкостям.
Поэтому исследование структуры переходной зоны соединений металлов с фторопластом-4 применили единственно приемлемый способ травления в плазме безэлектродного высокочастотного газового разряда [1].
Суть способа заключается в том, что при обработке поверхности шлифа плазмой вследствие избирательного действия частиц плазмы на области с различной плотностью, степенью кристалличности и молекулярной ориентацией обнажается рельеф и происходит улучшение оптического контраста. Активными частицами плазмы являются электроны, энергия которых не превышает 10 ЭВ, концентрация в плазме составляет 3 • 107 см-3. Под их действием происходит разрыв ковалентных связей, и сублимация частиц идет в первую очередь с аморфных и дефектных областей поверхности. Травление осуществляли следующим образом: шлифы помещали в разрядную камеру, в которой создавали разрежение 1,33 • 10-3 Па. Через игольчатый натекатель подавали газ (кислород) под давлением 0,1...0,2 МПа. Затем включали генератор электромагнитных колебаний, который с помощью наружных электродов возбуждает электроны в разрядном промежутке, а они в свою очередь ионизируют рабочий газ. Появляется интенсивное свечение плазмы в разрядной камере. Цвет разряда колеблется от малинового (80.13 Па) до светло-голубого при более низких давлениях. Наиболее эффективно давление 66.13 Па при частоте электромагнитных колебаний 5,8 МГц. Давление в разрядной камере измеряли вакуумметром ВИТ-2, давление газа контролировали манометром.
В качестве генератора использовали блок высокой частоты радиостанции РСБ-5, работающей в диапазоне от 3,6 до 12 МГц. Питание блока осуществляется с помощью ульформера РУК-300 Б и выпрямителя 26 В и 24 А. Время травления составляло 6 часов.
Известно также, что для исследования структуры полимерных материалов используют тонкие и ультратонкие срезы, которые приготавливают с помощью специальных приборов (микротомов и ультрамикротомов). Метод позволяет достаточно быстро изготовить препарат для анализа, однако технология полу-
чения срезов с металлополимерных образцов не отработана. Срезы получали с фторопластовой подложки, покрытой окисной пленкой, которая осталась после испытаний образца на растяжение, на микротоме фирмы ЛКБ (Швеция).
Так как твердость окисной пленки высока по сравнению с фторопластом-4, то для получения срезов были изготовлены специальные ножи из твердого сплава ВК8. Готовые срезы толщиной 20 мкм наклеивались на предметные стекла. Микроструктура переходной зоны сварного соединения сплава АМг6+фторопласт-4 изучалась с помощью оптических микроскопов Уегеате1-2 (Япония) и МБИ-15. В результате металлографических исследований была выявлена переходная зона диффузионного соединения, установлена зависимость прочности соединения от ее ширины и определены оптимальные значения параметров режима сварки, обеспечивающие прочность соединения бв = 20 МПа.
Определение химического состава переходной зоны производят микрорентгеноспектральным анализом. Метод основан на изменении интенсивности рентгеновского излучения атомов анализируемого вещества, которое возбуждается электронами, ускоренными в электрическом поле и сфокусированными системой электромагнитных линз в зону диаметром несколько десятых долей микрона. Измерением интенсивности спектральных линий можно провести качественный и количественный анализ элементов, входящих в состав переходной зоны.
Важным условием для получения достоверных результатов является высокое качество подготовки поверхностей исследуемых образцов.
Для проведения микроанализа сварных соединений были изготовлены косые микрошлифы диффузионных соединений АМг6 + Ф-4 размерами 3*2x3 мм под углом 15°, обеспечивающие протяженность исследуемой зоны до 1 500 мкм.
Подготовка микрошлифов проводили аналогично, как для металлографических исследований, кроме травления. Так как фторопласт-4 является изолятором, на поверхность шлифа наносят тонкий слой то-копроводящего металла, в данном случае золота.
Исследование переходной зоны проводили на установке «САМЕВАХ и сканирующим электронном микроскопе Р8ЕМ-500Х с рентгеновскими микроанализаторами: энергодисперсионным «Edax 711» и вол-нодисперсионным «МюгоБреБ» (для анализа легких элементов.
Библиографическая ссылка
1. Липатов Ю. С., Безрук Л. И. Экспериментальная морфология полимерных материалов в условиях жесткого контроля за изменением основных структурных параметров в ходе препарирования и наблюдений методами ПЭМ // Материалы Междунар. микросимпозиума по морфологии полимеров. София, 1981. С 122-123.
© Лецковник А. В., Брылева О. В., Кабанков А. И., 2014
