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

между свариваемыми элементами выплеснутым металлом, что приводит к уменьшению напряжения от соответст­ вующего растяжению изгиба [26] в месте выплеска.

Одновременно с изучением усталостной долговечности сварных соединений определяли живучесть сварных точек

сдефектами. Под живучестью понимается величина, харак­ теризующая скорость распространения трещины уста­ лости. В процессе испытаний производили периодическое рентгенографическое наблюдение и измеряли протяжен­ ность трещины. Данные рентгенографирования сравнивали

срезультатами электроиндуктивного контроля. По ре­ зультатам испытаний определяли коэффициенты живу-

чести, характеризующие работу образца при наличии тре­ щины усталости (табл. 7). Коэффициент живучести

•2 - 100%,

.31

чести сварных соединений за счет дефектов в сварных точках.

В практике контроля качества точечной электросварки важным является вопрос о допустимых величинах глубины проплавления и диаметра сварного ядра. Автор исследо­ вал влияние глубины проплавления и диаметра ядра на усталостную долговечность сварных точечных соединений;

Рис. 12. Кривая выносливости сварных образцов из сплава Д16 с различной глубиной проплавления:

О - 20-80%; ф - 10—20%; х — 20—40%; д - 40-80%-

В табл. 8 представлены результаты испытаний образ­ цов с глубиной проплавления от 10 до 80% от толщины свариваемых листов. Из общего числа образцов были сде­ ланы отдельные выборки с глубиной проплавления 10—20, 20—40 и 40—80%. Для всех образцов была построена кри­ вая выносливости. Такие же кривые были построены для отдельных выборок. Анализ характера расположения то­ чек на графике показал, что образцы с глубиной проплав­ ления 20—40, 20—80 и 40—80%. имеют практически оди­ наковую долговечность при соответствующих уровнях нагружения и могут быть охарактеризованы одной кривой (рис. 12).

Как следует из рис. 12, изменение глубины проплав­ ления в пределах 20—80% не оказывает существенно­ го влияния на усталостную долговечность соединения.

Г л а в а » 2

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА КЛЕЕСВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Контроль клеесварных соединений в процессе производства

Контроль качества клеесварных соединений заключа­ ется в:

а) проверке качества сварных точек; б) проверке качества клеевых соединений.

На первым этапе производится контроль процессов сварки и склейки. При этом измеряют основные параметры

необходима соответствующая аппаратура, позволяющая с достаточной точностью определить все основные пара­ метры режима сварки. Выпускаемые в настоящее время машины для контактной сварки, как правило, не снабжены необходимой измерительной аппаратурой, и поэтому в большинстве случаев режимы сварки устанавливаются ориентировочно и в дальнейшем контролируются по ре­ зультатам периодических проверок соединений неразрушающими методами контроля или разрушением образцовсвидетелей.

Для повышения культуры производства сварочных работ необходимо в контактные машины, предназначен­ ные для изготовления ответственных сварных конструк­ ций, встраивать измерительную аппаратуру требуемого класса точности.

Основными параметрами режима точечной 'сварки является ток, усилие сжатия электродов и время сварки. Совместное действие этих параметров в определенной последовательности и соотношениях образуют цикл сварки.

по величине, но и по форме импульса. Усилие сжатия электродов изменяется от десятков граммов при микро­ сварке до сотен и десятков сотен килограммов при сварке изделий больших толщин. Время сварки колеблется от миллисекунды до нескольких секунд. Основной особенно­ стью сварочных процессов является их кратковременность, поэтому обычные стрелочные измерительные приборы, как правило, не могут быть использованы.

На рис. 14 приведена типичная циклограмма относи­ тельно сложного процесса точечной сварки с двумя импуль­ сами тока и переменным усилием сжатия электродов [69].

Р0 б ж — сварочное усилие, ковочное и усилие обжатия; г, — (, — отрезки

времени соответствующих участков цикла.

Возможные формы тока в каждом импульсе (7СВ и / д о п ) на рисунке показаны условно в виде прямоугольников. Они меняются в зависимости от условий сварки и типа сварочной машины.

Весь цикл представляет собой как бы две параллельно выполняемые программы — тока и усилия, которые вза­ имосвязаны между собой. Каждый отрезок цикла (t1 — tg) имеет определенное, четко выраженное назначение. Так, время t1 необходимо для того, чтобы электроды машины успели сжать металл определенным усилием. На этом этапе к устройствам, отсчитывающим интервал времени, не предъявляется особо жестких требований. Это относится к интервалам /5 , ta и .ts. Как правило, указанные этапы цикла по времени в условиях производства не контроли­ руются. Усилия сжатия электродов FCB и FK оказывают существенное влияние на качество . сварных соединений

36

и поэтому подлежит обязательному контролю, хотя допу­ стимые отклонения их от заданного значения для F C B , F06>k, FK различны. Длительность нарастания ковочного усилия ti является одной из характеристик работы привода ма­ шины и может оказывать влияние на образование макро­ дефектов в литой зоне соединения. У современных свароч­ ных машин (МТПТ, МТК) t7 составляет 0,02—0,03 сек.

Важным интервалом цикла, осуществляющим связь по времени программ усилия и тока, является время /6 , определяющее момент включения ковочного усилия по отношению к импульсу сварочного тока / с в . Время te и t7 также необходимо периодически контролировать, наблю­

Поэтому основной задачей контроля процесса точечной сварки является определение этих параметров. Точность отсчета интервалов времени & и U, а также стабильность тока /доп по величине может быть ниже, чем соответственно

ющую точность воспроизведения сварочной машиной основ­ ных этапов цикла:

Допускаемые отклонения параметров не оказывают существенного влияния на качество сварки лишь при условии отклонения одного из них.

37

Сварочный ток является одним из основных параметров процесса, а его величина в значительной степени опреде­ ляет прочность соединения. Поэтому вопросам измерения сварочного тока уделяется большое внимание. При раз­ работке аппаратуры для измерения сварочного тока кон­ тактных машин необходимо установить, какое значение тока (действующее, амплитудное или среднее) должен изме­ рять прибор. На основании проведенных расчетов [49] установлено, что при сварке нержавеющих и низкоуглеро­ дистых сталей толщиной 0,1—0,2 мм и тоньше эквивалент­ ная тепловая постоянная времени зоны сварки значи­ тельно меньше времени сварки, поэтому процесс характе­ ризуется амплитудными значениями тока. С увеличением толщины металла постоянная времени растет быстрее, чем время сварки (для общепринятых режимов), поэтому режим сварки характеризуется эффективным значением тока. При сварке легких сплавов, имеющих высокую тепло­ проводность, режим сварки может характеризоваться амплитудным значением тока. Таким образом, для контроля режима сварки по току необходимы два типа приборов: измеритель эффективных значений и измеритель ампли­ тудных значений тока.

Для регистрации и измерения тока во вторичной цепи сварочных машин применяется датчик, работающий на основе эффекта Холла в полупроводниках [23]. Эффект Холла заключается в возникновении поперечной электро­ движущей силы на пластинке полупроводника, через которую протекает ток при наличии магнитного поля, пер­ пендикулярного к поверхности пластинки. Э. д. с. Е про­ порциональна составляющей напряженности магнит­ ного поля Я , нормальной к поверхности пластинки, и току /, протекающему через пластинку, т. е.

зовать э. д. с. для регистрации сварочного тока, так как известно, что напряженность Я в данной точке магнитного поля пропорциональна сварочному току /. Эффект Холла практически безынерционный, что позволяет использовать

38

его для регистрации очень быстрых изменений сварочного тока.

Пластинку датчика размером 8x4x0, 4 мм выпили­ вают из монокристалла низкоомного электронного германия, легированного сурьмой.

На рис. 15 представлена электрическая схема датчика для регистрации сварочного тока с использованием эффекта Холла [24]. Питание датчика осуществляется от сухого элемента СЭ. Величина тока питания регулируется пере­ менным сопротивлением R1 и устанавливается в пределах 10—25 ма по миллиамперметру мА. Питание включается тумблером ВК- Переменное сопротивление R2 служит для так называемой балансировки датчика, которая заключает­

лографа и величины вторичного тока машины.

При помещении пластинки датчика в магнитное поле сварочного контура машины на выходных клеммах воз­ никает э. д. с , пропорциональная сварочному току. Эта э. д. с. подается на вход магнитоэлектрического или элект­ ронного осциллографа для регистрации кривой тока. Для определения величины тока необходимо знать мас­ штаб осциллограммы, записанной с датчика Холла. Для этого одновременно производится запись осциллограмм тока с датчика Холла и с калиброванного датчика от электрододержателя машины; ток питания и вибратор осцилло­ графа должны быть неизменными.

Датчиками тока вторичной цепи сварочной машины могут быть трансформаторы с немагнитными сердечниками (тороидом), которые помещаются на токоведущем элементе вторичного контура машины.

Эффективное значение тока точечных и роликовых однофазных машин в пределах 3,5—35,0 ка может быть

39