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

Микрорентгенографическое исследование пластинок из сплава Д20, вырезанных по центру сварной точки пер­ пендикулярно к плоскости сопряжения листов при сварке, производили на установке УPC-70 с трубкой БСВ-4Мо при анодном напряжении 20 кв.

В результате исследования установлена периодичность изменения химического состава внутри литого ядра. Обра­ зование нескольких зон в литом ядре наблюдается и при металлографическом исследовании образцов, выполненных точечной сваркой. Однако на основе металлографического анализа нельзя определить химический состав отдельных зон. Изменение химического состава внутри литого ядра отчетливо отражается на микрорентгенограммах. Внутри литого ядра образовалось несколько оболочек различных размеров и с различным соотношением основных компо­ нентов сплава алюминия и меди. При этом концентрация меди в разных оболочках меняется периодически, о чем можно судить по изменению интенсивности почернения пленки. Первая оболочка, толщина которой, равная 0,1—0,15 мм, почти не зависит от толщины свариваемых листов (исследовали образцы толщиной 3+3, 5+5, 8+8 лш), представляет собой зону ликвации алюминия. Вторая оболочка, толщина которой, равная примерно 1 мм, также почти не зависит от толщины свариваемых листов, представляет зону столбчатых кристаллов с дендритной ликвацией. На микрорентгенограммах эта зона имеет переменную интенсивность почернения пленки в направ­ лении, перпендикулярном к направлению кристаллизации. Зона столбчатых кристаллов переходит в оболочку с боль­ шей концентрацией меди толщиной 0,1—0,15 мм. После­ дующие оболочки образуются при сварке деталей больших толщин и сразу же за зоной, обогащенной медью, начи­ нается область с постоянным химическим составом.

Микрорентгенографический анализ [261 также под­ твердил образование белых ликвационных колец на рент­ генограммах за счет изменения структуры металла в зоне термического влияния. Так, на микрорентгенограммах образцов, вырезанных на некотором расстоянии от стыка листов (для исключения эффекта разнотолщинности по сечению сварной точки), четко просматриваются белые ликвационные кольца, несмотря на то, что никаких утол­ щений на пластинках нет. Повышенный коэффициент поглощения на некотором расстоянии от литого ядра (об-

50

кольца на рентгенограммах. Появление таких колец вы­ зывается скоплением мелких частиц нерастворившегося марганца по окружности литой зоны в плоскости контакта листов и наблюдается при сварке с достаточно длительным импульсом тока (более 0,15—0,2 сек) [3].

Образование скоплений марганца объясняется [6] дей­ ствием магнитного поля сварочного тока.

При расплавлении в жидком металле магниевого сплава беспорядочно распределены частицы марганца. Если до­ пустить, что по отношению к расплаву они обладают мень­ шей магнитной проницаемостью, то, обладая в жидком металле некоторой подвижностью, они должны выталки­ ваться магнитным полем сварочного тока из зоны наиболь­ шей напряженности магнитного поля. Под действием маг­ нитного поля частицы марганца движутся, доходя до сте­ нок твердого металла, окружающего литую зону, и скоп­ ляются там. Скорость движения частиц марганца в расплаве невелика и их скопление по периферии литого ядра наблю­ дается только тогда,когда продолжительность пребывания литой зоны в расплавленном состоянии достаточно велика.

Таким образом, по наличию темных колец на рентгено­ граммах, алюминиевых сплавов и светлых колец на рент­ генограммах магниевых сплавов судят о произошедшем расплавлении металлов, о существовании литой зоны и,

слипания на рентгенограмме полностью отсутствует темное и обычно слабо выражено белое кольцо.

Поскольку определение непровара при точечной сварке алюминиевых сплавов рентгеновским просвечиванием сводится к структурному анализу по ликвационным коль­ цам, то для четкого выявления колец необходимо подоб­ рать рентгеновское излучение так, чтобы отношение мас­ совых коэффициентов ослабления лучей в меди и алюминии было максимальным.

При анализе зависимости массовых коэффициентов ослабления в меди и алюминии [20] от длины волны установ-

лено, чтодля меди коэффициент растет с увеличением длины волны и претерпевает скачок при длине 1,ЗА (рис. 20). Отношение массовых коэффициентов ослабления рентге-

новских лучей в меди и алюминии —-—— имеет мак-

симальное значение (8,3—10) в интервале длин волн от 0,3 до 1,ЗА (табл. 12, рис. 21).

можно найти интервал напряжений, при которых наиболее четко будут выявляться ликвационные кольца. Этот интер­ вал соответствует напряжениям 10—45 кв. Такие напря­ жения можно получить на установке типа РУП-60-20-1, РУМ-7, а также на установках для рентгеноструктурного анализа УРС-70, УРС-50.

При использовании установок для рентгеноструктур­ ного анализа создается дополнительная возможность конт-

52

роля сварных точек при монохроматическом, характеристи­ ческом излучении анода трубки, что повышает четкость выявления колец.

В результате анализа потенциалов возбуждения харак­ теристических линий серий К и L некоторых элементов установлено, что для этих целей могут быть использованы аноды из молибдена и меди.

Просвечивание образцов, выполненных точечной свар­ кой из сплава Д16 при сочетании толщин 0,5—0,5 мм на установке для рентгеноструктурного анализа с медным анодом дало положительные результаты, что подтверждает возможность контроля малых толщин при правильно подобранном режиме.

Для четкого выявления ликвационных колец большое значение имеет правильный подбор рентгеновской пленки. Лучшие результаты получаются при использовании высоко­ контрастной рентгеновской пленки. Для различных соче­ таний свариваемых толщин высокопрочных алюминие­ вых сплавов подобраны режимы рентгеновского просве-

53

чивания (табл. 13) и построены графики экспозиций (рис.22) на рентгеновских' пленках типа РТ-1, РТ-2 (РМ-1) и РТ-5.

Хорошие результаты получаются при использовании высококонтрастной малочувствительной пленки РТ-5.

Рис. 21. Кривые зависимости отношения массовых коэффи­ циентов ослабления рентгеновских лучей от длины волны для меди и алюминия.

54

Таблица 13

Ориентировочные режимы просвечивания точечной сварки алюминиевых сплавов на аппарате РУМ-7

Четкость изображений литого ядра на рентгенограмме зависит от формы сечения ядра, которое определяется режимами сварки, а также от марки и толщины сваривае­ мого материала.

При сварке на однофазных машинах переменного тока на жестком режиме при вытянутой форме ядра (малая глу­ бина проплавления) получается меньшая контрастность, а на мягком режиме контрастность колец на рентгено­ грамме увеличивается.

Если сварка производится на низкочастотных машинах, то за счет непрерывного прогрева сечение точки характе­ ризуется большим проплавлением, чистый алюминий рас­ пространяется на большую глубину, в результате чего черное кольцо на рентгенограмме получается более конт­ растным.

55

Для оценки эффективности рентгеновского просвечи­ вания и степени соответствия результатов металлографи­ ческому анализу были определены качества одних и тех же сварных соединений двумя методами. Исследования проводили на образцах и производственных панелях; сва­ риваемые толщины соответствовали реально применяемым в конструкциях. Образцы сваривали на различных режи­

в точечной сварке выявлялись с помощью рентгеновского просвечивания. В анализируемых образцах и панелях рентгенографически определяли диаметр ядра и непровар. Металлографическим путем установили диаметр ядра и глу­ бину проплавления. Эффективность рентгеновского про­ свечивания оценивалась числом совпадений (в пределах

мам, с фактическим качеством, установленным путем метал­ лографического анализа разрезанных образцов. Число совпадений выражалось в процентах.

Результаты экспериментов сведены в табл. 14, 15.

Таблица 14

Результаты рентгено- и металлографического анализов сварных точек конструкций из сплава Д16

В табл. 14 и 15 представлены результаты рентгено- и металлографического анализов сварных точек из сплава Д16. •• •• • •

56

97,9% . При этом не было случая, когда точка с непроваром не отмечалась бы рентгенографически.

Исследование степени соответствия данных рентгено­ графического и металлографического анализов точечной сварки производилось несколько раз на различных пред­ приятиях при внедрении методики контроля клеесварных соединений. В ходе этих исследований, а также испытаний

деления качества сварных соединений методами рентгенов­ ского просвечивания, металлографического анализа и меха­ нических испытаний.

Рентгеновский контроль качества точечной электросварки сплавов

с наличием интерметаллидов по границам ядра

В машиностроении начинает широко применяться но­ вый алюминиевый сплав 01420 системы AI—Mg—Li, кото^- рый по удельному весу на 11% легче дюралюминия, а по удельной, прочности превышает его на 20%. В связи с этим возникла необходимость разработки методики рентгенов,- ского контроля точечных сварных соединений из этого сплава.

57