2. Качество паяных и клеевых соединений соединений.

Качество паяных соединений (прочность, плотность, коррозионная стойкость и др.) в значительной степени зависит от следующих побочных процессов, протекающих в зоне пайки.

1. Растворение соединяемых материалов в припое и как следствие - изменение его химического состава и температуры плавления, а также структуры и механических свойств паяного шва.

2. Диффузия элементов припоя в основной металл. Это приводит к изменению химического состава и механических свойств околошовных зон.

3. Образование химических соединений из элементов, входящих в состав припоя и основного металла - интерметаллидов. Их большая хрупкость снижает пластичность и прочность паяных соединений.

4.Возможность закалки или разупрочнения металла в околошовных зонах.

Качество клеевых соединений (прочность) можно повысить путем механического сцепления пленки клея с шероховатой поверхностью материала; для этого перед склеиванием поверхности обрабатывают наждачной бумагой или другим способом.

3. Сварочные напряжения и деформации. При сварке плавлением материал детали в области сварного соединения нагревается до высоких температур, на З00-500°С превышающих температуру его плавления (для стали - около 1500°С). В результате этого в области сварки протекает комплекс сложных физико-химических процессов, приводящих в итоге к возникновению в изделии сварочных напряжений и деформаций. При разработке технологии сварки необходимо осуществлять меры по предотвращению образования сварочных напряжений и деформаций либо по уменьшению их.

Сварочные напряжения - это собственные напряжения, возникаю-щие при сварке в конструкциях при отсутствии внешних силовых нагрузок (сил, моментов). Основными причинами возникновения сварочных напря-жений являются:

1) неравномерность тепловых полей в деталях (температура зоны металла шва превышает температуру плавления материала, температура остальных частей детали близка к комнатной);

2) структурные превращения в районе сварного соединения (проис-ходит образование различных фаз, отличающихся друг от друга по объему, теплофизическим свойствам и т.п.).

Сварочные напряжения можно классифицировать по следующим признакам: по времени существования, по направлению и характеру дей-ствия.

По времени существования - временные сварочные напряжения, существующие лишь в момент нагрева и остывания детали, и остаточные сварочные напряжения, сохраняющиеся в материале после полного остывания соединения;

По направлению действия - продольные и поперечные напряжения, направленные соответственно параллельно и перпендикулярно оси сварного шва;

По характеру действия - активные и уравновешивающие напря-жения. После удаления активных напряжений, напряжения в детали вообще отсутствуют. Уравновешивающие напряжения - это напряжения, которые противодействуют активным.

Сварочные напряжения, действующие в соединениях, вызывают появление в них сварочных деформаций.

Сварочные деформации - это изменения размеров и формы соединений, вызванные возникающими при сварке собственными напряжениями. Как и напряжения, сварочные деформации могут быть временными и остаточными, продольными и поперечными. Помимо этих классификационных признаков, часто используют деление сварочных деформаций на общие и местные (рис. 1).

а) б)

в) г)

Рис. 1. Общие (а) и местные (б - г) сварочные деформации: f- стрела прогиба, b - угол поворота сечения.

Общие деформации вызывают искажение размеров и формы всего сварного элемента или конструкции, местные - действуют преимущест-венно локально, в зоне сварного шва. Учитывая, что в судовых условиях сваривать сложные конструкции, как правило, не приходится, то обычно при сварке рассматривают местные деформации.

Механизм возникновения местных деформаций достаточно прост. Основной вклад в них вносит сварной шов, после окончания кристаллизации которого начинается процесс его охлаждения и уменьше-

ния размеров. При этом величина сокращения различна для различных сечений шва и может быть определена по соответствующей формуле (см. методические указания к лабораторной работе).

Сварочные напряжения и деформации являются нежелательными, так как они заметно снижают качество сварных изделий. Поэтому при разработке технологии сварки их стремятся предотвратить или свести к минимуму.

Предотвращение образования сварочных напряжений и деформаций производят о помощью конструктивных и технологических мероприятий.

К конструктивных мероприятиям относятся: 1)проектирование сварных изделий с минимальными размерами зоны металла шва (замена односторонней разделки двусторонней, выбор небольшого усиления шва и т.п.), отсутствием пересечений сварных швов и др.

К технологическим мероприятиям относятся:

а) сварка с малой погонной энергией (т.е. уменьшение сварочного тока, увеличение скорости сварки);

б) предварительный подогрев изделия перед сваркой и сопутствующий подогрев (при сварке крупных изделий);

в) широкое использование приспособлений для сборки перед сваркой отдельных частей, а при их отсутствии - сборка с помощью "прихваток";

г) использование при сварке метода "обратных деформаций" (т.е. при сборке перед сваркой части изделия устанавливаются таким образом, чтобы после сварки возникшие в нем напряжения переместили их в нужное положение).

При выполнении стыковых соединений для реализации этого принципа используют подкладки. В первом приближении высоту подкладки Н можно определить следующим образом (рис. 3).

Рис. 3. Схема определения высоты подкладки при сварке стыковых соединений.

Свариваемые листы длиной А и В после установки подкладки высотой Н образуют с горизонтальной плоскостью углы и g, которые связаны между собой и с углом поворота сечения b достаточно простыми соотно-шениями:

+ g =b и .

После подстановки и преобразований, получаем

_{и ,}

H=A sinj или H=B sing

Уменьшить сварочные напряжения и деформации можно также механической и термической правкой.

Механическая правка осуществляется путем устранения деформаций с помощью домкратов, проковки металла шва «тупым» зубилом, прокатки сваренной детали между валками прокатного стана или приспособления.

Термическая правка осуществляется путем отжига сварного соединения. При этом, чем ответственнее деталь, тем выше должна быть температура отжига (вплоть до 800-850°С).

4. Контроль качества неразъемных соединений. Дефекты неразъемных соединений бывают двух типов: внешние и внутренние.

В сварных соединениях к внешним дефектам относят наплывы, подрезы, наружные непровары и несплавления, поверхностные трещины, раковины и поры. К внутренним - скрытые трещины и поры, внутренние непровары и несплавления, шлаковые включения и прочее.

В зависимости от нарушения целостности сварного соединения различают разрушающие и неразрушающие методы контроля.

4.1. Неразрушающие методы контроля. Основными методами неразрушающего контроля являются: внешний осмотр, магнитный метод, метод красок, рентгеновская дефектоскопия и по макрошлифам.

Внешним осмотром в сварных швах выявляют трещины, раковины, поры, подрезы, незаделанные кратеры и другие дефекты. В некоторых случаях он является единственным видом контроля и первым этапом при контроле ответственных сварных соединений. Дефекты сварных соединений, выявляемые внешним осмотром, приведены на рис.1 и в табл.1

Рис. 1. Наружные дефекты сварных соединений.

Таблица 1