книги из ГПНТБ / Фельдман Л.С. Неразрушающий контроль качества клеесварных соединений
.pdf
чем выше температурный градиент; наличие значительного перегрева способствует движению расплава.
При сварке сплавов, кристаллизующихся в некотором интервале температур, всегда имеется зона частичного расплавления. При очень быстром нагреве сплавляются границы зерен без заметного роста зерна (например, при точечной сварке дюралюмина). При замедленном нагреве (стыковая сварка стали) в зоне частичного расплавления возможен значительный рост зерна, иногда сопровожда ющийся рыхлостью. Чем медленнее нагрев и больше тем пературный интервал кристаллизации, тем шире зона частичного расплавления и тем вероятнее появление в ней местных пороков.
Строчечная структура, при которой «строчки», обога щенные легирующими элементами, плавятся при более низкой температуре, чем основной сплав, например АМгб, может приводить к расслоению материала.
Изменения структуры и свойств свариваемого матери ала в менее нагретых участках околошовной зоны зависят от его состава и предшествующей термической и механи ческой обработки. При контактной сварке, как правило, велика скорость охлаждения. Поэтому материалы, претер певающие фазовые превращения, при нагреве до темпе ратуры сварки (например, растворение упрочняющих фаз в алюминиевых сплавах, перекристаллизация в перлитной стали и др.), закаливаются.
При сварке закаливающейся стали это может привести к высокой твердости и хрупкости, при сварке термически упрочненных алюминиевых сплавов, а также незакаливающейся холоднокатанной стали, наоборот — к умягче нию и разупрочнению околошовной зоны. Характер изме нения микротвердости в околошовной зоне сварного соединения дюралюминиевого сплава показан на рис. 1, а, сплава алюминий — магний — литий (01420) — на рис. 2, а-
При сварке алюминиевых сплавов, содержащих медь или магний, в переходной зоне иногда обнаруживается темная составляющая по границам зерен, расположенная преимущественно вдоль направления проката. Появление этой составляющей некоторые исследователи также связы вают с начальной стадией расплавления на границах зерен прокатанного металла и рассматривают как легкоплавкую структуру, близкую к эвтектическому составу и выдавлен ную из расплавленного ядра в пространство между зернами.
11
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
1 |
||
Дефекты точечной сварки, причины возникновения |
их |
|
|
|
|
||||||||||||
и способы.устранения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Наименование |
Причина |
возникновения |
|
Способ |
устранения |
|
|||||||||||
дефекта |
|
|
(исправления) |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Н а р у ж н ы е д е ф е к т ы |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Наружные |
тре |
Большая |
величина |
|
сва |
Точка |
с |
дефектом |
вы |
||||||||
щины |
|
рочного |
|
тока; |
большая |
сверливается, |
|
ставится |
|||||||||
|
|
длительность |
импульса |
заклепка |
на |
клее перед |
|||||||||||
|
|
сварочного |
тока; |
малое |
полимеризацией |
клеевого |
|||||||||||
|
|
усилие |
сжатия |
электро |
шва |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
дов; |
плохая |
подготовка |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
поверхностей |
деталей; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
загрязнение |
электродов; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
малое |
ковочное |
|
усилие; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
недостаточное |
охлажде |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
ние |
электродов; |
|
позднее |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
приложение |
|
ковочного |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
усилия |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Прожог |
|
Неисправное |
|
сварочное |
Дефектное |
место |
подвер |
||||||||||
|
|
оборудование; |
загрязне |
гается |
механической |
об |
|||||||||||
|
|
ние поверхностей |
деталей |
работке |
и заваривается |
||||||||||||
|
|
или |
электродов: |
|
малое |
сваркой |
плавлением |
|
|||||||||
|
|
усилие |
сжатия |
электро |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
дов |
либо отсутствие |
его; |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
неправильная форма |
кон |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
тактных |
|
поверхностей |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
электродов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Вырыв точек |
Неправильно |
установле |
Ставится |
заклепка |
на |
||||||||||||
|
|
ны |
электроды; |
|
большие |
клее; разделывается край |
|||||||||||
|
|
натяги |
|
деталей |
|
при |
отверстия |
и |
заваривает |
||||||||
|
|
сварке |
в результате пло |
ся |
сваркой |
плавлением |
|||||||||||
|
|
хой сборки или в про |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
цессе правки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Наружный |
вы |
Большая величина сва |
Точка |
|
высверливается |
||||||||||||
плеск |
|
рочного |
|
тока; |
|
большая |
и ставится |
заклепка |
на |
||||||||
|
|
длительность |
импульса |
клее |
перед |
полимериза |
|||||||||||
|
|
сварочного тока; |
плохая |
цией |
клеевого шва |
|
|||||||||||
|
|
подготовка |
поверхностей |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
деталей; |
|
загрязнение |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
электродов; |
малое |
|
уси |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
лие |
сжатия |
электродов; |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
некачественная |
|
сварка: |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
перекос |
|
деталей; |
|
малая |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
величина |
нахлестки; |
сме |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
щение |
точки |
к |
|
краю |
|
|
|
|
|
|
|
||||
нахлестки
13
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение |
табл. |
1 |
|||
Наименование |
Причина |
возникновения |
Способ |
устраненн |
|
||||||||||||||
дефекта |
|
(исправления) |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Выход |
на |
по |
Большая |
|
величина |
сва |
На расстоянии |
полушага |
|||||||||||
верхность |
ли |
рочного |
тока; |
малое |
уси |
ставятся две заклепки на |
|||||||||||||
той |
структуры |
лие |
сжатия |
|
электродов; |
клее возле точки с де |
|||||||||||||
|
|
|
|
большая |
|
|
длительность |
фектом |
перед |
полимери |
|||||||||
|
|
|
|
импульса |
сварочного |
то |
зацией |
клеевого |
шва |
|
|||||||||
|
|
|
|
ка; |
загрязнение |
электро |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
дов; |
|
плохая |
подготовка |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
поверхностей |
деталей |
|
|
|
|
|
|
||||||||
Разрыв |
металла |
Точка |
поставлена |
близко |
Край листа |
подваривает |
|||||||||||||
у кромки соеди |
к |
краю |
|
|
соединения; |
ся сваркой |
плавлением |
||||||||||||
нения |
|
|
|
большая |
|
|
длительность |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
импульса |
сварочного |
то |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
ка; |
|
большое |
|
|
ковочное |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
усилие: |
малая |
величина |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
нахлестки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Поверхностное |
Неправильная форма ра Не устраняется |
|
|
||||||||||||||||
нарушение |
|
бочей |
поверхности элек |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
сплошности |
ме |
тродов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
талла во вмяти |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
не от |
электрода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Темная |
поверх |
Грязная |
поверхность |
де |
Зачищается шкуркой |
или |
|||||||||||||
ность |
точек |
|
талей; |
плохая |
зачистка |
резинкой |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
электродов; |
|
|
перегрев |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
электродов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Чрезмерная |
|
Большая |
|
величина |
сва |
Точки с |
дефектами |
под |
|||||||||||
вмятина от |
|
рочного |
|
тока; |
|
большая |
вариваются |
|
|
сваркой |
|||||||||
электродов |
|
длительность |
|
импульса |
плавлением. В |
ответст |
|||||||||||||
|
|
|
|
сварочного |
тока; |
неболь |
венных |
узлах |
не |
исправ |
|||||||||
|
|
|
|
шой |
|
размер |
|
рабочей |
по |
ляется |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
верхности |
|
|
электродов; |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
плохая |
сборка; |
|
перекос |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
дет1 лей |
или |
|
электродов; |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
выплески |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Неправильная |
Неправильная |
|
|
заточка |
Не исправляется |
|
|
||||||||||||
форма |
вмятины |
или |
|
неравномерный |
из |
|
|
|
|
|
|
||||||||
от |
электродов |
нос |
рабочей |
поверхности |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
электродов; |
перекос |
де |
|
|
|
|
|
|
|||||||
талей
14
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение |
|
табл. |
1 |
||||||
Наименование |
Причина |
возникновения |
|
|
Способ устранения |
|
||||||||||||||
дефекта |
|
|
|
(исправления) |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
В н у т р е н н и е д е ф е к т ы |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Непровар |
Недостаточная |
величина |
Возле |
точки |
с |
дефектом |
||||||||||||||
|
|
сварочного |
тока; |
неболь |
ставятся |
две |
|
дополни |
||||||||||||
|
|
шая |
длительность |
им |
тельные |
при |
|
специально |
||||||||||||
|
|
пульса |
сварочного |
|
тока; |
подобранном |
|
режиме |
с |
|||||||||||
|
|
большое |
|
усилие |
|
сжатия |
учетом |
шунтирования |
то |
|||||||||||
|
|
электродов; |
|
шунтирова |
ка; |
повторно |
на |
повы |
||||||||||||
|
|
ние |
сварочного |
тока (де |
шенном режиме |
произво |
||||||||||||||
|
|
тали |
касаются |
токопод- |
дится |
сварка |
по |
точке |
||||||||||||
|
|
вода |
или |
нарушен |
шаг |
с |
дефектом; |
точка |
с |
де |
||||||||||
|
|
точек); |
увеличение |
рабо |
фектом |
высверливается |
||||||||||||||
|
|
чей |
поверхности |
электро |
и |
ставится |
заклепка |
на |
||||||||||||
|
|
дов; |
плохая |
подготовка |
клее |
перед |
полимериза |
|||||||||||||
|
|
поверхностей |
деталей |
цией |
клеевого |
шва |
|
|
||||||||||||
|
|
(нестабильное |
контакт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
ное |
|
|
сопротивление); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
большой |
|
плакирующий |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
слой |
(при |
|
сварке |
боль |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
ших |
толщин); |
|
раннее |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
приложение |
|
|
ковочного |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
усилия |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Внутренние тре |
Малое |
|
усилие |
|
сжатия |
Точки |
с |
дефектами |
вы |
|||||||||||
щины, |
поры и |
электродов; |
малое |
ковоч |
сверливаются |
и |
ставятся |
|||||||||||||
раковины |
ное |
усилие; |
запаздывает |
заклепки |
на |
клее |
перед |
|||||||||||||
|
|
включение |
|
|
ковочного |
полимеризацией |
клеевого |
|||||||||||||
|
|
усилия; велик сварочный шва; повторно выполня |
||||||||||||||||||
|
|
ток; |
|
продолжительное |
ется |
|
сварка |
|
по дефект |
|||||||||||
|
|
время |
сварки; |
большое |
ной |
|
точке; |
|
разделка |
|||||||||||
|
|
контактное |
сопротивление |
сварной |
точки |
и |
сварка |
|||||||||||||
|
|
деталей; |
плохая |
зачистка |
плавлением |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
электродов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Внутренний вы |
Большая |
величина |
сва |
Дефектная точка высвер |
||||||||||||||||
плеск |
металла |
рочного |
|
тока; |
большая |
ливается |
и |
ставится |
за |
|||||||||||
|
|
длительность |
импульса |
клепка |
на |
клее |
перед |
|||||||||||||
|
|
сварочного тока; плохая полимеризацией клеевого |
||||||||||||||||||
|
|
подготовка |
|
поверхностей |
шва; |
ставятся две |
точки |
|||||||||||||
|
|
деталей; |
|
|
загрязнение |
по обе стороны от де |
||||||||||||||
|
|
электродов; |
малое |
уси |
фектной |
на |
|
расстоянии |
||||||||||||
|
|
лие |
сжатия |
электродов; |
полушага |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
плохая |
|
сборка; |
перекос |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
• деталей; |
|
малая |
|
нахле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
стка; |
смещение |
|
точки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
к краю |
|
нахлестки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
15
нагрузок они снижают предел усталости и являются началь ной стадией разрушения конструкций.
Выход на поверхность литой структуры ядра особенно четко выявляется в алюминиевых сплавах в виде черных точек со стороны неплакированного материала (при сварке плакированного с неплакированным материалом) после анодного оксидирования. Металлографический анализ этого
дефекта показал 95—100%-ное проплавление |
неплакирован |
|||||||||
ного материала, а при механических испытаниях |
образцов |
|||||||||
разрушающие |
усилия |
при |
. . |
|
|
. |
||||
статическом |
срезе |
были |
ни- |
y///////////?!{zzzrf//////////y////. |
||||||
же существующих |
норм. |
|
К ч т \ \ \ \ Ч ^ ^ |
|
||||||
Однако, на ряде ответст- |
, |
j |
j - |
|
||||||
венных |
конструкций, |
нахо |
|
|
|
|
||||
дящихся в |
эксплуатации |
в |
|
|
Нарушение |
|||||
различных климатических ус |
|
|
Гметалласплошности |
|||||||
ловиях |
около |
10 лет, |
точки |
|
|
|
|
|||
с выходом |
на |
поверхность |
Р и с . 5 _ |
|
|
|
||||
литой |
структуры ядра |
не вы- |
Поверхностное нару- |
|||||||
зывали каких-либо коррозион- |
шение |
сплошности |
металла во |
|||||||
Н ЫХ или других повреждений. |
|
вмятине от |
электрода. |
|||||||
Поверхностное нарушение |
|
|
|
|
||||||
сплошности металла во вмятине от электрода (рис. 5) наблю дается после анодного оксидирования в.точках сплавов Д16, В95, у которых вмятина была трапециевидной из-за не правильной формы рабочей поверхности электродов — плос кой площадки на сферической поверхности электрода.
Нарушение сплошности металла имеет поверхностный характер, связано с избирательным растравливанием дефор мированного металла при анодном оксидировании, и, как
показали исследования, |
не снижает разрушающие уси |
лия при статическом срезе точек. |
|
Темная поверхность точек наблюдается как со стороны |
|
плакированного, так и |
неплакированного материалов из |
легких сплавов. |
|
Непровар является одним из наиболее опасных внут ренних дефектов, который не допускается в сварных кон струкциях и в ряде случаев ограничивает применение то чечной сварки.
В конструкциях из высокопрочных алюминиевых спла
вов встречаются следующие виды |
непроваров: • |
• • |
а) отсутствие сварки или 100%-ный непровар:-'сгцали;/. |
||
чием воздушной прослойки между |
свариваемым^ лисшамид* |
|
2 3-861 |
I |
э к З Е М П П П |
|
^ Ч И Т А Л Ь ^ |
|
в) сварная точка имеет несколько участков, в которых металл был нагрет до расплавления. В изломе участки иногда вполне отчетливо располагаются по периферии вокруг центра точки. Возможны случаи, когда при сварке неравных толщин (отношение толщин 1:2; 1:3) литое ядро смещается в сторону более толстого листа. Такой непровар наблюдается преимущественно у легких спла вов;
г) сварная точка литой зоны не имеет. В изломе обна руживается матовая поверхность, на которой естественная шероховатость поверхности свариваемых деталей (от про катки или механической обработки) полностью сгла жена.
Граница излома может быть вполне отчетливой или размытой.
На макрошлифах поперечных сечений подобных точек отчетливо видна линия раздела. Этот вид непровара встре чается преимущественно у черных сплавов.
Внутренние трещины, поры и раковины по своей при роде являются дефектами усадочного происхождения и воз никают в зоне равноосных кристаллов литого ядра точки. Эти дефекты хорошо выявляются методом рентгеновского просвечивания.
Выплеск металла образуется при включении чрезмер ного по величине импульса сварочного тока, когда металл мгновенно расплавляется. Часто выплеск сопровождается образованием пор, раковин в литом ядре сварной точки за счет утечки металла в зазор между свариваемыми эле ментами.
Дефекты в клеевых соединениях
Основные характерные дефекты клеевых соединений, выявленные в процессе изготовления клеесварных конструк ций и являющиеся результатом нарушения технологичес кого процесса склеивания, приведены в табл. 2.
При выполнении клеесварных соединений необходимо особенно тщательно контролировать качество исходных компонентов клея и его состав, следить за подготовкой поверхности и подгонкой склеиваемых деталей, строго соблюдать технологические выдержки и режим полимери зации.
2*