Ультразвуковой контроль сварных швов со смещением кромок Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Решетневскуе чтения. 2014

скими факторами, обеспечивающими неравномерность зазора, являются:

- сварочная усадка, особенно превышение сварочной усадки в районе перекрытия сварного шва над усадкой на остальной его длине;

- расхождение контура внешней поверхности силового днища и внутреннего контура мембраны;

- несоосность сборки.

Наличие всех указанных факторов, принципиально неустранимых, не позволяет создать технологию их сборки, не учитывающую индивидуальных особенностей каждого днища и мембраны, ограничившись лишь нахождением алгоритма изготовления разделительного днища. Отметим, что при мелкосерийном характере производства ракет это несущественно, но требует применения ручного труда, в лучшем случае механизированного.

3. По результатам изготовления разделительных днищ с различным полем зазоров между силовым днищем и мембраной и последующим их нагружени-ем внешним давлением можно утверждать, что увеличение местной сварочной усадки из-за перекрытия сварного шва незначительно (не более 10 % сверх усадки) из-за большой по сравнению с зоной перекрытия длины сварного шва. Эта местная усадка компенсируется непараллельностью подрезки силового днища и мембраны под сварку, при расположении начала сварного шва в месте наибольшего зазора, при этом минимальная величина зазора не может быть меньше усадки сварного шва.

Установка мембраны с натягом или с зазором, переходящим в натяг после сварки, недопустимо, так как в результате натяга в силовом днище создается дополнительное нагружение от мембраны, толщина которой сравнима с толщиной полотна силового днища. На практике это ведет к преждевременной потере устойчивости, причём величина разрушающей нагрузки может быть на 30% менее расчётной.

Несоосность сборки силового днища и мембраны приводит к аналогичным последствиям.

Таким образом, величина минимально допустимого зазора определяется технологией изготовления и составляет сумму величины сварочной усадки и несоосности сборки днища.

4. Величина максимально допустимого зазора целиком определяется прочностными свойствами мембраны, которые можно определить по зависимостям, представленным в [3], по условию, что после снятия нагрузки мембрана должна возвращаться в первоначальную форму.

Экспериментально подтверждается допустимая величина зазора 0,75^2,5 толщины мембраны, оптимальное значение - 1 толщина, при местных зазорах более 2,5 толщины появляются вмятины в местах наибольшего зазора. Образование их имеет причину местного превышения площади поверхности мембраны, ограниченной линией соприкосновения её с силовым днищем, по сравнению с аналогичной поверхностью силового днища. Дополнительным фактором является наличие неустранимого зазора между силовым днищем и мембраной в районе сварного шва мембраны и несущего силового элемента, приводящее к растяжению мембраны при внешнем давлении.

При невозможности установления зазора в пределах указанной величины необходимо усиление несущей способности днища для обеспечения устойчивости с учётом создаваемого мембраной натяга.

Библиографические ссылки

1. Кобелев В. Н., Милованов А. Г. Средства выведения космических аппаратов. М. : Рестарт, 2009. 528 с.

2. Основы проектирования летательных аппаратов (транспортные системы) / под ред. В. П. Мишина. М. : Машиностроение, 1985. 360 с.

3. Основы конструирования ракет-носителей космических аппаратов / под ред. В. П. Мишина, В. К. Кар-раска. М. : Машиностроение, 1991. 416 с.

References

1. Kobelev V. N., Milovanov A. G. The facility of deducing of space vehicles. M. : Restart, 2009. 528 p.

2. The base of designs of aircrafts (transport systems) / under ed. V. P. Mishin. M. : Mashinostroenie, 1985. 360 p.

3. The base of designs of rockets-carriers of space vehicles / under ed. V. P. Mishin, V. K. Karrask. M. : Mashinostroenie, 1991. 416 p.

© Евтушенко Б. А., 2014

УДК 621.701.722

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КОНТРОЛЬ СВАРНЫХ ШВОВ СО СМЕЩЕНИЕМ КРОМОК

Б. А. Евтушенко

ОАО «Красноярский машиностроительный завод» Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 29

Е-та11:кга8@кга8таЛ.ги

Приводятся сведения о проведении ультразвукового контроля соединений, выполненных электронно-лучевой сваркой со смещением кромок.

Ключевые слова: ультразвуковой контроль, электронно-лучевая сварка.

Контроль и испытания ракетно-космической техники

ULTRASONIC CONTROL OF WELDED JOINTS WITH DISPLACEMENT OF EDGES

B. A. Evtushenko

JSC «Krasnoyarsk Machine-Building Plant» 29, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russian Federation. E-mail: [email protected]

Information of execution of ultrasonic control of connections performed by electronic - beam welding with displacement of edges is given.

Keywords: ultrasonic control, electronic - beam welding.

1. Одним из существенных недостатков электронно-лучевой сварки (ЭЛС) является необходимость проведения дополнительного ультразвукового контроля (УЗК) для поиска корневых дефектов - непровара и диффузного слипания [1].

Применение в изделиях РКТ метода ультразвукового контроля является далеко не оптимальным: наличие «мертвой зоны», требующей её удаления для гарантии отсутствия дефектов, сложности при определении глубины расположения дефекта в сварных швах, наличие пространства для перемещения датчика - вот наиболее известные недостатки, которые в сумме с требованием создания вакуума для выполнения ЭЛС делают этот способ сварки применимым лишь для выполнения кольцевых и продольных корпусных швов изделий ракетной техники [2].

2. Еще одним недостатком УЗК является его неспособность идентифицировать дефект. Обычно в таких случаях выполняется рентген-контроль сварного шва. Если дефект подтверждается, то это - непровар, не подтверждается - диффузное слипание, но в любом случае выполняется подварка сварного шва -либо аргонодуговой сваркой (для дефектов малой протяженности), после чего УЗК не проводится, либо, в случае протяженных дефектов, повторной ЭЛС, после чего выполняется повторный УЗК.

3. Однако на практике выявляются случаи, когда протяженный дефект УЗК не устраняется подваркой, причем все остальные методы контроля, включая металлографию, дефект не подтверждают.

Причиной подобного разногласия является то, что обнаруживаемый дефект не является дефектом сварки. Это дефект сборки - смещение кромок сварного шва. Вне зависимости от характера образования смещения - некачественная подрезка кромок или сборка - данный дефект приводит к уменьшению толщины сварного шва. Обнаружить его, особенно на кольцевых швах конических оболочек, крайне сложно ввиду выполнения настроечной канавки, обратная же сторона сварного шва, как правило, закрыта сварочным приспособлением.

После выполнения сварного шва производится зачистка проплава, незначительно по ширине по сравнению с кромками под сварку. Поэтому исполнителю приходится сопрягать поверхности свариваемых деталей с большим уклоном.

Датчики УЗК при этом настраиваются на среднюю толщину, в результате чего происходит отражение ультразвуковых волн от зоны зачистки, которые идентифицируются как корневой дефект.

4. Для проявления подобного эффекта достаточно смещения кромок величиной в 10^15 процентов от толщины сварного шва.

Самым простым способом идентификации дефекта смещения является повторное УЗК с расположением датчика с другой стороны сварного шва. Ввиду уклона в противоположную сторону волны не отражаются от границы зачистки, и дефект не выявляется. Для сварных швов типа «коническая обечайка - шпангоут» данный способ слабо применим, так как обычно размещение датчика возможно только с одной стороны сварного шва.

В данном случае необходимо выполнение повторного УЗК с настройкой непосредственно на фактическую толщину сварного шва в месте дефекта, что приводит к значительным временным затратам.

Наиболее оптимальным представляется понимание факта, что минимальное смещение кромок есть один из важнейших факторов качества сварного шва, в связи с чем дополнительные затраты времени на сборку конструкции с равномерным смещением кромок представляются более рациональными, чем подтверждение дефекта смещения в дальнейшем.

Библиографические ссылки

1. Технология машиностроения. В 2 т. Т. 1. Основы технологии машиностроения / под ред. А. М. Даль-ского. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1997. 564 с.

2. ОСТ 92-1151-81. Сварка электронно-лучевая металлов и сплавов. Технические требования.

References

1. The technology of engineering. In 2 books. Book 1. Base of the technology of engineering / under ed. of А. М. Dal'skij. М. : The publishing house of the name of N. Je. Baumana, 1997. 564 p.

2. Branch standard 92-1151-81. Welding is electron beam metals and alloys. Specifications.

© Евтушенко Б. А., 2014