книги из ГПНТБ / Фельдман Л.С. Неразрушающий контроль качества клеесварных соединений

20

К дефектам склеивания относится прежде всего пони­ женная прочность, которая возникает вследствие плохой подготовки и очистки склеиваемых поверхностей, нали­ чия местных непроклеев, недостаточного или неравномер­ ного давления при склеивании, а также высокой вязко­ сти клея или нанесения слишком тонкого слоя его.

Серьезным дефектом клеевого шва является пористость, которая возникает в тех случаях, когда в клеевом слое остается растворитель. Пористый клеевой шов образу­ ется в результате приложения недостаточного давления или при соединении плохо пригнанных заготовок с боль­ шими зазорами.

Утолщенная клеевая прослойка (более 0,15—0,20 мм) может образоваться в результате недостаточной величины давления, прилагаемого при склеивании, плохой подгонки склеиваемых поверхностей, а также слишком большой продолжительности открытой и закрытой выдержки, в осо­ бенности при склеивании клеями холодного отверждения

пониженной прочностью при сдвиге и равномерном отрыве. Характерно, что при сварке по жидкому клею чаще

21

полагаются в виде трещинообразных прослоек, часто' на­ правленных перпендикулярно к сечению листа.

В связи с трудностями нанесения слоя клея равномер­ ной толщины и неравномерностью зазоров между сопря­ гаемыми деталями при сварке по стою клея встречаются местные непроклеи, излишки клея выдавливаются в виде потеков. Эти излишки попадают на поверхность деталей и электродов, что вызывает перегрев зоны сварки и про­ жоги, способствует переносу меди на поверхность свари­ ваемых деталей (появление «темных точек»), а также тре­ бует частой зачистки электродов.

Результаты сварки сплавов АМгб по слою клеев ЭПЦ

[70]зависят от содержания наполнителя. Его содержание

вколичестве, превышающем 150 весовых частей, сильно затрудняет процесс сварки по клею (табл. 3), так как приэтом резко повышается вязкость клея, снижается его спо­ собность выдавливаться с контактных площадок, а также

сокращается продолжительность открытой выдержки. На разрушенных клеесварных образцах технологической пробы, как правило, наблюдаются остатки невыдавленного клея с контактных площадок, поры в клеевом слое, низкое качество сварных точек и интенсивные выплески. В ядре точки обнаруживаются поры, вызванные сгоранием остат­

23

Влияние дефектов в сварных точках на статическую прочность соединений

Влияние некоторых видов дефектов в сварных соедине­ ниях на статическую прочность соединений изучали при сравнительных испытаниях образцов с дефектами и без них.

Для определения влияния внутренних трещин на проч­ ность сварных соединений испытывали образцы из сплава Д16 (табл. 4).

тически не влияют на сопротивление срезывающим и отры­ вающим усилиям [73, 76]. В сварной точке основное усилие воспринимается наружной плотной зоной столбчатых кри­ сталлов, а внутренняя равноосная зона, за пределы которой обычно не выходят внутренние трещины, мало нагружена. _ Аналогично влияние на статическую прочность сварных точечных соединений внутренних пор, раковин и выплесков.

При исследовании распределения силового потока по сечению нахлесточного сварного соединения [48] прозрач­ ные модели (из фенопласта) испытывались в поляризован­ ном свете. При этом определяли влияние макродефектов (внутренних трещин, пор, раковин) на распределение на­ пряжений в центре ядра. При статическом приложении

24

раторами напряжений. Концентрация напряжений

удефектов была в 2—2,5 раза меньше, чем у границ точки.

Втабл. 5 приведены ре-

тические и динамические свой­ ства сварных конструкций, является непровар. Снижение

механических свойств соединений зависит от степени непро­ вара и определяется в каждом конкретном случае с уче­ том условий работы конструкций.

Влияние дефектов в сварных точках на усталостную долговечность соединений

Влияние дефектов сварных соединений на усталостную долговечность при динамических испытаниях представ­ ляет интерес при определении работоспособности сварных точек в условиях, близких к эксплуатационным. Утверж­ дения [24, 19] об отсутствии влияния внутренних дефектов (пор, раковин, трещин) на усталостную долговечность сварных соединений основываются на изучении места зарождения и развития трещин усталости, а не на анализе кривых выносливости, построенных при разных уровнях нагр ужения.

25

Испытания образцов, выполненных точечной электро­ сваркой, производили на резонансной машине типа «Шенк» при растяжении по асимметрическому циклу с 2100—2300 нагружениями в минуту и базе испытаний в 107 циклов. Испытания показали, что при динамическом приложении нагрузки в соединении внахлестку двух листов очаги раз­ рушения возникают на границе стыка свариваемых листов, около ядра сварной точки. В дальнейшем трещина распро­ страняется по перегруженному участку околошовной зоны и выходит на поверхность листов.

Разрушение сварного соединения двух листов из сплава Д16 с накладкой из прессованного профиля (однорядный шов) при испытании на усталостную прочность носит ха­ рактер среза точек с надрывом листа или накладки, либо разрыва накладки по границе сварных точек при испыта­ ниях образцов с двухрядным точечным швом. Сварные соединения с внутренними макродефектами при таком испытании вначале разрушались в зоне максимальной концентрации напряжений, внутри листов у периферии ядра точки, а затем — по толщине листа и у границы отпе­ чатка электрода. Таким образом, зона с дефектами и место зарождения и развития трещины усталости оказываются вне участка сварного соединения.

Для оценки степени влияния дефектов точечной сварки на усталостные характеристики соединений с учетом кри­ вых выносливости определяли [62,65] усталостную долгове­ чность и живучесть сварных образцов из сплава Д16 с де­ фектами. Испытанию подвергали образцы с дефектами в сварных точках типа наружных и внутренних трещин (протяженностью более 1/3 диаметра ядра), а также внут­ ренних выплесков, непроваров в виде недостаточного проплавления. Одновременно испытывали образцы с каче­ ственной точечной сваркой.

Испытанию подвергали одноточечные образцы разме­ ром 150 X ЗОх 1,5 мм, сваренные внахлестку. Перед испытаниями образцы подвергали рентгеновскому про­ свечиванию с помощью аппарата РУМ-7 при напря­ жении 40 кв, токе 15 ма, экспозиции 3 мин и исполь­ зовании высококонтрастной рентгеновской пленки типа РТ-5.

В соответствии с данными рентгеновского просвечи­ вания образцы были рассортированы без дефектов и по группам дефектов: 1) с качественной сваркой; 2) с внутрен-

26

и их расположение относительно дефектов в сварных точках. При металлографических исследованиях изучали харак­ тер изломов образцов, а также измеряли глубину проплавления и диаметр ядра сварной точки каждого образца.

На рис. 8 представлены рентгенограммы и макрострук­ туры сварных образцов после усталостных испытаний.

На рис. 8, а, б показаны рентгенограмма и макрострук­ тура сварного образца, качество сварки которого соответ­ ствует требованиям технических условий. Наличие тем­ ных и светлых колец свидетельствует о нормальном проплавлении, дефектов сварки (трещин, пор, раковин, вы­ плесков) не наблюдается.

Очаги усталостного разрушения возникли на границе стыка свариваемых листов около ядра сварной точки. Затем трещина распространялась по участку околошовной зоны (зона термического влияния) и вышла на поверхность листов.

На рис. 8, в, г приведены рентгенограмма и макро­ структура образца с внутренней трещиной в литом ядре сварной точки. Наличие дефекта внутри ядра не оказало влияния на место зарождения и развития усталостной трещины. В этом случае усталостное разрушение перво­ начально возникло в зоне максимальной концентрации напряжений, внутри листов у периферии ядра точки, далее распространялось по толщине листа и вышло на его поверхность у границы отпечатка электродов. Аналогич­ ный характер усталостного разрушения имеют сварные образцы с наружной трещиной.

На рис. 8, д, е представлены рентгенограмма и макро­ структура образца с внутренним выплеском металла. В большинстве случаев испытаний таких образцов тре­ щины усталости развивались на участках сварных точек без выплесков и места их зарождения и развития не были связаны с имеющимся дефектом. Такой характер разру­ шения можно объяснить уменьшением концентрации на­ пряжения в месте выплеска металла в зазор между сварны­ ми листами.

В случае непровара в сварной точке (малые глубина проплавления и диаметр ядра) менялся характер разру-

28