CC BY
72
Непосредственно измерить сопротивление деформации металла зоны сварки в процессе формирования соединения не представляется возможным. Между тем, как установлено проведенными исследованиями сопротивление деформации металла зоны сварки определяется в основном его температурой и его величина в процессе ТКС изменяется пропорционально температуре деформируемого металла. Однако измерить температуру в зоне сварки в процессе формирования соединения так же не представляется возможным.
Известно, что удельное электрическое сопротивление у металлов и сплавов при их нагреве и охлаждении изменяется пропорционально температуре. Вследствие того, что после окончания импульса тока при неизменной величине усилия сжатия электродов металл в зоне сварки не деформируется (не увеличиваются площади контактов), т. е. не изменяется геометрия зоны сварки, изменение ее электрического сопротивления будет определяться только изменением удельного электрического сопротивления материала при его охлаждении. А поскольку как удельное электрическое сопротивление материала, так и его сопротивление пластической деформации изменяются пропорционально температуре, то и сопротивление пластической деформации материала изменяется пропорционально его удельному электрическому сопротивлению и, вследствие этого - пропорционально изменению электрического сопротивления зоны сварки при неизменно усилии сжатия электродов.
Цикл сварки с приложением ЕК осуществляется следующим образом (см. рисунок).
Свариваемые детали сжимают между электродами сварочной машины сварочным усилием _РСВ. Затем, по истечении времени сжатия холодных контактов /СЖ пропускают импульс сварочного тока 1СВ длительностью /СВ. При этом, во время /СВ действия импульса сварочного тока 1СВ, усилие сжатия электродов ^СВ
выдерживают неизменным или изменяют по заданной программе. После окончания импульса сварочного тока 1СВ величину усилия сжатия электродов увеличивают от сварочной ^СВ до ковочной ЕК его величины (показано сплошной линией). Причем, увеличение усилия сжатия электродов от сварочной ^СВ до ковочной его величины (кривая 1) осуществляется пропорционально изменению сопротивления пластической деформации металла в зоне формирования соединения. Изменение сопротивления пластической деформации металла в зоне формирования соединения определяется до использования способа КТС в производственном процессе при отработке и настройке параметров режима сварки конкретного соединения. Для этого, т. е. определения изменения сопротивления пластической деформации металла зоны формирования соединения, с момента /0 окончания импульса сварочного тока пропускают дополнительный зондирующий импульс тока 1д силой, равной 2...5 % от силы сварочного тока 1СВ, при неизменном усилии сжатия электродов ^СВ (показано штриховой линией). При этом измеряют электрическое сопротивление КЭЭ участка сварочной цепи электрод -электрод. По кривой изменения электрического сопротивления зоны сварки КЭЭ определяют момент /К начала /К увеличения усилия сжатия электродов (момент приложения усилия ^К) и момент достижения усилием сжатия электродов значения ковочного усилия
Библиографическая ссылка
1. Чуларис А. А. Технология сварки давлением. ДГТУ, 2003.
© Ганькин Д. П., Онтужев И. В., Васильев С. А., 2014
УДК 621.791.763
Л. А. Ерыпалов, А. Н. Малахов, Д. С. Вервейко Научный руководитель - С. Н. Козловский Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
НЕПРОВАРЫ ПРИ ТОЧЕЧНОЙ КОНТАКТНОЙ СВАРКЕ
Проведенные исследования позволили определить сочетания толщины свариваемых деталей, шага между точками и величины зазоров при которых размеры ядра расплавленного металла находятся в допускаемых пределах. Регламентирование возмущающих факторов в соответствии с их допускаемыми параметрами и их контроль позволит повысить качество точечных сварных соединений.
Известно, что в настоящее время такие традиционные мероприятия, как повышение стабильности параметров режимов контактной точечной сварки (КТС), рекомендуемые для предупреждения образования непроваров, теряют свое доминирующее положение. Это обусловлено тем, что из-за отклонения тока 1СВ, усилия или времени сварки /СВ непровары образуются редко вследствие высокой надежности современных машин для КТС. В большинстве случаев
современной практики КТС уменьшение размеров ядра и образование непроваров обусловлены влиянием факторов технологических [1].
Проведенные исследования показали, что кроме общеизвестных возмущающих факторов, например, таких как износ электродов и др., приводящих к образованию непроваров, к этому же приводит и искривление поверхностей свариваемых деталей в месте сварки. Оно может являться следствием искривлени-
Секция «Сварка летательньш аппаратов и родственнее технологии»
ем деталей при их сжатии электродами из-за наличия зазоров 5 между свариваемыми деталями, которые в практике КТС всегда имеют место, несмотря на то, что их величина жестко регламентирована. Причем, ограничение величины зазоров было введено с целью предотвращения образования выплесков [2], которые по механизму и причинам образования являются дефектами, противоположными непроварам. Это свидетельствует о том, что влияние зазоров на устойчивость процесса КТС, в частности, против образования непроваров весьма неоднозначно и сложно.
В связи с этим были проведены экспериментальные исследования влияния величины зазоров 5 в месте сварки на склонность процесса КТС к образованию непроваров, которая оценивалось по изменению диаметра ядра dЯ. Определялась зависимость ёЯ от комплексного влияния ряда технологических факторов КТС:
ёя = I(% г*, и, а, 5, я, Лэ),
где гШ - шаг между свариваемыми точками; г* - шаг до соседних точек; и - расстояние от кромки листа до центра точки; а - угол раскрытия зазора в нахлестке; 5 - величина зазора; я - толщина деталей.
В процессе исследований проводили сварку образцов из сплавов АМг6 и МА2-1 размером 100x250 мм и толщиной 1...3 мм при различных сочетаниях исследуемых факторов. Моделирование зазоров проводилось по известной методике [2]. Для определения значимости влияния факторов планировались четырех- и трехфакторные эксперименты в пяти уровнях. Значимость влияния факторов определялась по критерию Фишера.
Эксперименты показали, что на размеры ядра значимо влияют величина зазора 5, толщина деталей я, шаг между точками гШ и расстояние от кромки нахлестки до места сварки и, а влияние шага до соседних
точек г*, угла раскрытия зазора в нахлестке а и радиуса сферы рабочей поверхности электродов Яэ - не значимо.
При сварке деталей из сплавов АМг6 и МА2-1 толщиной 1. 3 мм без корректирования режима по току /СВ, длительности его протекания гСВ и сварочному усилию с увеличением величины зазора 5 при любых сочетаниях параметров исследуемых технологических факторов значения размеров ядра всегда уменьшаются (см. рисунок).
При относительно небольшом увеличении зазора уменьшение диаметра идет монотонно, а после некоторого значения величины зазора и определенном сочетании толщины деталей и расстояния между точками размеры ядра резко уменьшаются вплоть до непровара. Высота ядра при увеличении зазора вначале уменьшается значительно быстрее его диаметра, при этом уменьшение ее от начальных значений до непровара идет монотонно.
Причем, на отклонение диаметра ёЯ и высоты ЬЯ ядра значимо влияет не только 5, я, гШ и и, но и усилие сжатия электродов Так, с увеличением 5, и я, а также с уменьшением гШ и и отклонения ёЯ и ЬЯ увеличиваются. Кроме того, с уменьшением сопротивления пластической деформации металла или жесткости режима сварки отклонения ёЯ и ЬЯ при той же величине 5, также увеличиваются.
Определены сочетания 5, я и г, приведенные в таблице, которые при сварке соединений «лист + лист» приводят к уменьшению ёЯ на 5 % и 10 % (в скобках). Поскольку в практике КТС настройку режима сварки принято производить для диаметра ядра ёЯ большего, чем минимально допускаемого диаметр ^Ят1П по ГОСТ 15878 —79 (ёЯ ~ 1,2ёЯ т1П), то приведенные в таблице сочетания параметров возмущающих факторов можно считать допускаемыми.
Ья, мм
1,5 1,0 0,5 0
ёя мм
— — -1 —о ~~~ 1 1 - 10 % » ;—в—«.^Л . _
а4; 1 ^^^ А 1 ^^^ Ч^ёя (5)
1 ^^^ 1 Ья (5) 1 N. д\
0 1 2 5, мм
а
Ья, мм 1,5
1,0 0,5 Н 0
ёя, мм 6
4 2 0
ТГ - 10 % 1 'о
i А 1 К^-ёя (5)
1 Ья ( ^ \
5, мм
б
Рис. 1. Зависимость диаметра ёЯ и высоты ЬЯ ядра от величины зазора 5 при сварке деталей из АМг6, 2 + 2 мм (1СВ = 52,3 кА; FСВ = 9,0 кН; гСВ = 0,1 с): а - г = 50 мм; б - г = 100 мм
0
Толщина деталей я, мм Расстояние между точками г, мм
30 50 70 100 150 200
Величина зазора, мм
0,5. 1,5 1,5. 2,5 2,5. 3,5 1,25 (2,75) 0,6 (1,25) 1,5 (4,0) 0,8 (1,2) 2,2 (4,5) 1,25 (2,25) 1,2 (2,25) 2,0 (3,9) 2,0 (2,9) 4,5 (8,75) 3,0 (4,5) 2,0 (3,5)
Таким образом, определены сочетания толщины свариваемых деталей, шага между точками и величины зазоров при которых размеры ядра находятся в допускаемых пределах. Регламентирование возмущающих факторов в соответствии с их параметрами, приведенными в таблице, и их контроль позволит повысить качество сварных соединений.
Библиографические ссылки
1. Козловский С. Н. Основы теории и технологии программированных режимов контактной точечной
сварки ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2006. 260 с.
2. Чулошников П. Л. Точечная и роликовая электросварка легированных сталей и сплавов. М. : Машиностроение. 1974. 232 с.
© Ерыпалов Л. А., Малахов А. Н., Вервейко Д. С., 2014
УДК 621.791.722
В. И. Кириллов, Е. С. Марченко Научный руководитель - В. В. Богданов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
СПОСОБЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ПРИ ЭЛС
Рассмотрены основные способы контроля сварных соединений выполненных ЭЛС, а также рассмотрены особенности этих методов.
В настоящее время для контроля сварных швов выполненных ЭЛС используют два метода не разрушающего контроля. Это ультразвуковая дефектоскопия и рентген контроль. Каждый метод контроля имеет свои плюсы и минусы.
УЗК относится к акустическому виду неразру-шающего контроля, применяется при толщине металла шва не менее 4 мм. Он основан на использовании ультразвуковых волн, представляющих собой упругие колебания материальной среды с частотой выше 0,50,25 МГц (выше той, которую способны воспринимать слуховые органы человека). В этом методе контроля используется способность ультразвуковых волн отражаться от границы раздела двух сред, обладающих разными акустическими свойствами. Когда при прохождении через сварной шов ультразвуковые волны встречают на своем пути дефекты (трещины, поры, шлаковые включения, расслоения и т. д.), они отражаются от границы раздела металл-дефект и могут быть зафиксированы при помощи специального ультразвукового дефектоскопа.
Для дефектоскопии сварных швов наиболее широко применяются поперечные (колебание частиц среды происходит перпендикулярно направлению распространения волны) и продольные (колебание частиц среды происходит вдоль направления распространения волны) ультразвуковые волны.
Различают три основных метода ультразвуковой дефектоскопии: теневой, зеркально- теневой и эхо-метод. Для контроля сварных соединений наиболее широкое применение получил эхо-метод, при котором признаком обнаружения дефекта является прием искателем эхо-импульса от самого дефекта [1].
Для ввода ультразвука в металл пространство между излучающей плоскостью искателя и поверхностью металла заполняют контактирующей средой -минеральным маслом или водой (эмульсией). В зави-
симости от толщины слоя контактирующей среды различают контактный и иммерсионный способы обеспечения акустического контакта.
Основные параметры контроля эталонируют согласно ГОСТ 14782-86 при помощи комплекта стандартных образцов. Мерой эквивалентной площади выявленной несплошности является амплитуда отраженного от нее сигнала. Оценку эквивалентной площади осуществляют либо прямым сравнением с площадью эквивалентных отражателей, либо с помощью специальных диаграмм.
Ультразвуковой контроль предназначен для выявления в сварных швах и околошовной зоне трещин, непроваров, несплавлений, пор, шлаковых включений и других дефектов без расшифровки их характера, но указанием координат, условных размеров и числа обнаруженных дефектов [1].
УЗК более надежно, чем просвечивание выявляет плоскостные дефекты (трещины, непровары кромок) ориентированные параллельно оси шва.
Наружные дефекты должны быть исправлены до проведения УЗК.
Радиографический метод контроля сварных соединений предусматривает использование рентгеновского гамма-излучения и радиографической пленки для выявления различных дефектов. Данный метод, обладая определенными достоинствами и недостаткам, нашел широкое применение в промышленности.
Источником рентгеновских лучей служит рентгеновская трубка. Пучок лучей направляется на сварное соединение перпендикулярно оси шва. С другой стороны шва устанавливают светонепроницаемую кассету, в которой находятся рентгеновская пленка и два экрана, усиливающие изображение. Дефектные места шва - газовые поры, шлаковые включения, трещины и другие - в меньшей степени снижают интенсивность проникающих лучей, чем сплошной металл. Степень
