- •А.И. Болдырев в.П. Смоленцев в.В. Бородкин технологические методы повышения качества изделий
- •Введение
- •1. Управление обеспечением качества и конкурентоспособности изделий
- •1.1. Понятие качества изделий
- •1.2. Система управления качеством в машиностроении
- •1.3. Оценка качества изделий в машиностроении
- •1.3.1. Показатели качества
- •1.3.2. Структура управления качеством
- •1.4. Технический контроль качества
- •1.5. Обеспечение качества в процессе жизненного цикла изделий
- •2.1.2. Чугуны
- •2.2. Материалы высокой прочности, упругости и пластичности
- •2.2.1. Высокопрочные сплавы
- •2.2.2. Сплавы с высокими упругими характеристиками
- •2.2.3. Сплавы, обладающие эффектом памяти формы
- •2.2.4. Сверхпластичные сплавы
- •2.3. Материалы малой плотности и высокой удельной прочности
- •2.3.1. Алюминиевые сплавы
- •2.3.2. Магниевые сплавы
- •2.3.3. Титановые сплавы
- •3. Обеспечение качества литых заготовок
- •3.1. Технология изготовления отливки
- •3.2. Обеспечение технологичности отливок
- •3.3. Точность изготовления отливок
- •3.3.1. Факторы, вызывающие погрешность размеров геометрической формы и массы отливок
- •3.3.2. Размерная точность и шероховатость поверхности отливок
- •3.3.3. Точность конфигурации и пространственные отклонения отливок
- •3.3.4. Массовая точность отливок
- •4.2. Качество заготовок, получаемых ковкой
- •4.3. Качество заготовок, получаемых объемной штамповкой
- •4.4. Качество заготовок, получаемых листовой штамповкой
- •4.5. Качество заготовок, получаемых прокаткой
- •4.6. Качество заготовок, получаемых комбинированными способами
- •4.7. Качество заготовок, получаемых электрофизическими способами
- •4.8. Качество заготовок, получаемых штамповкой из порошков и пористых материалов
- •5. Обеспечение качества сварочных процессов
- •5.1. Характеристика сварочных процессов
- •5.2. Типовые дефекты сварных соединений и конструкций
- •5.3. Энергетические характеристики высококонцентрированного лазерного излучения
- •5.4. Высокопроизводительная прецизионная лазерная резка
- •5.5. Лазерная сварка
- •5.6. Контроль качества сварных соединений
- •6.2. Химико-термическая обработка поверхностей
- •6.3. Лазерное поверхностное упрочнение
- •6.4. Лазерное легирование и наплавка
- •6.5. Ионная имплантация
- •6.6. Упрочнение поверхностным пластическим деформированием
- •6.6.1. Методы механического упрочнения непрерывным силовым контактом инструмента с обрабатываемой деталью
- •6.6.2. Методы механического упрочнения прерывистым ударным контактом инструмента с обрабатываемой деталью
- •7. Технологическое формирование показателей качества деталей
- •7.1. Основные показатели качества деталей машин
- •7.1.1. Геометрические показатели
- •7.1.2. Физико-механические показатели
- •7.2. Технологическая наследственность
- •7.3. Методы обработки заготовок
- •7.3.1. Механические методы обработки
- •7.3.2. Физико-химические методы обработки
- •7.3.3. Комбинированные методы обработки
- •8. Обеспечение качества изделий на операциях сборки
- •9. Роль испытаний в обеспечении качества изделий
- •9.1. Основные задачи испытаний
- •9.2. Научно-исследовательские испытания
- •9.3. Опытные испытания
- •9.4. Серийные испытания
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
5.2. Типовые дефекты сварных соединений и конструкций
Причинами выхода из строя конструкций являются дефекты, в той или иной форме вызванные неполноценным выполнением сварных соединений в производстве, а также и при проектировании конструктивных форм [13].
Основными дефектами, снижающими возможность полноценной эксплуатации изделий, являются:
- недостаточная прочность соединений в процессе сварки: образование в них кристаллизационных (горячих) трещин;
- образование холодных трещин в процессе остывания, после полного остывания и в течение последующих нескольких суток;
- концентрация напряжений при неправильном применении некоторых форм конструкций.
Зоны разрушений сварных соединений при усталостных нагрузках очень многообразны и зависят от ряда факторов. Наиболее часто разрушения наступают в зоне концентраторов напряжений, например, в месте сплавления наплавленного и основного металлов. Возникают разрушения и в конструкциях из нетермообработанных сталей и сплавов. В конструкциях из термообработанных материалов зона разрушения может перемещаться из области высокой прочности в зону отпущенного металла. В ряде случаев разрушения наблюдаются на некотором расстоянии от места сплавления.
Точечные соединения далеко не всегда разрушаются в результате среза. При переменных нагрузках часто происходит вырывание в зоне основного материала.
5.3. Энергетические характеристики высококонцентрированного лазерного излучения
Применение мощных концентрированных потоков энергии в виде ионного и плазменного воздействия, электронного луча и лазерного излучения обеспечивает всемерную интенсификацию технологических процессов обработки материалов.
Высокие плотности мощности лазерного излучения, существенно превосходящие другие источники энергии, позволяют не только значительно увеличить производительность обработки, но и получать качественно новые результаты, недоступные традиционным методам обработки [22].
Для обработки материалов используются твердотельные и газовые лазеры. Но наиболее распространены газовые лазеры на двуокиси углерода СО2. Такие лазеры обладают большой выходной мощностью, относительно высоким КПД (10-20 %), стабильностью параметров излучения и находят все большее применение в промышленности.
Лазерное излучение является когерентным, монохроматичным, обеспечивающим возможность высокой степени фокусировки для достижения рекордных значений концентрации энергии излучения. Благодаря этому на поверхности материала происходит локальный нагрев. При этом обеспечиваются высокие степени нагрева и охлаждения порядка 108 º С/с, существенно превосходящие традиционные методы теплового воздействия.
Два основных фактора определяют режимы лазерной обработки материалов: плотность мощности лазерного излучения (Вт/см2) и время воздействия.
При очень высоких плотностях мощности (109-1010 Вт/см2) происходит почти мгновенное испарение поверхностного слоя. При длительности импульса 10-7-10-8 с продолжительность лазерного воздействия приближается к времени релаксации, и распространения энергии в глубину металла за счет теплопроводности не происходит, а имеет место ударное упрочнение.
При плотностях мощности 105-106 Вт/см2 и длительности воздействия порядка 10-5-10-4 с происходит оплавление поверхностного слоя, достаточное для поверхностного легирования.
Процесс пробивки отверстий сопровождается активным удалением обрабатываемого материала вследствие его испарения. Этот технологический процесс проводят в диапазоне плотностей мощности 106-108 Вт/см2 и длительности воздействия порядка 10-4-10-3 с. При больших длительностях воздействия и несколько меньших плотностях мощности проводят разделительную резку материала.
Наиболее благоприятные режимы лазерной сварки лежат в области плотностей мощности 0,5·105-0,5·106 Вт/см2 и длительности воздействия 10-4-10-2 с, обеспечивающих расплавление металла без его активного испарения. Приблизительно в этом же диапазоне режимов осуществляется лазерная наплавка.