4.2.2.3. Технологические рекомендации к сварным конструкциям.

Для получения высококачественного сварного соединения, при конструировании необходимо учитывать технологические особенности применяемого метода сварки. Общими, для различных методов сварки плавлением, являются следующие рекомендации.

1.Материалы должны иметь хорошую свариваемость для применяемого метода сварки.

2.Швы необходимо располагать симметрично, для снижения деформаций детали, избегать их перекрещивания. Рис 4.43.

3.Избегать сварных швов вблизи элементов жёсткости, либо делать плавные переходы для снижения концентрации напряжений. Рис 4.44

4.Разнотолщинность соединяемых деталей должна быть не более 30%.

5.При стыковой сварке без скоса кромок, смещение соединяемых деталей допускается не более 10% от их толщины, так как снижается прочность шва.

6.Производить термообработку после сварки.

Р Рис.4.43. Рис 4.44

7 .Применять способы сварки, обеспечивающие минимальные разогрев заготовок и зону пластических деформаций около сварного шва.

4.2.2.4. Дефекты в сварных швах и способы их контроля.

Дефекты в сварных швах приводят к снижению их прочности и преждевременному разрушению при действии знакопеременных нагрузок.

Дефекты бывают двух типов: внешние и внутренние.

К внешним дефектам относятся: наплывы, подрезы, наружные непровары и несплавления, поверхностные трещины и поры.

К внутренним дефектам относятся: скрытые трещины и поры, внутренние непровары и несплавления , шлаковые включения Рис.4.45.

Рис.4.45.

Качество сварных соединений обеспечивается как правильно сконструированным соединением и выбранными режимами сварки, так и контролем соединений.

Контроль бывает двух видов: разрушающий и неразрушающий.

К разрушающему контролю относятся: контроль механических характеристик сварного шва и металлографический анализ. Применяется при изготовлении ответственных конструкций. Вместе со свариваемым изделием сваривают контрольные образцы из материала той же партии, либо вырезают контрольные образцы в зоне сварного шва из одного готового изделия от партии.

Образцы испытывают на растяжение и изгиб. Определяются пределы текучести и прочность , относительное удлинение и сужение и т.д. Проводится анализ макро и микрошлифов на наличие неметаллических включений в металле шва, размера зёрен, микроскопических трещин и пор, твердости.

К неразрушающим методам контроля относятся:

• внешний осмотр, для выявления поверхностных дефектов;

• магнитный контроль (до 6мм);

• рентгеновский контроль( 10…200мм для стали и до 300 мм для алюминия);

• ультро звуковой контроль (1…200мм);

• испытания на герметичность.

4.3. Технологичность паянных соединений

Пайкой называется процесс соединения заготовок без их расплавления посредством введения между ними расплавленного припоя. В сравнении со сварными соединениями паянные соединения имеют свои преимущества.

1. Позволяют соединять разнородные материалы ( припой является барьерным материалом который не корродирует с основным материалом).

2. Деформация и коробление при пайке меньше чем при сварке (основной материал не плавится следовательно и усадка меньше).

3. Прочность соединения на разрыв можно обеспечить такой же как и прочность основного материала, за счет перекрытия.

4. Соединение обладает большой усталостной прочностью, за счет большой пластичности припоя и образования галтелей , снижающих концентраторы напряжений.

5. Паяные соединения более экономичные и легко поддаются автоматизации.

6. Допускается большая разнотолщинность соединяемых материалов.

Припои и методы пайки.

Материалы применяемые для пайки называются припоями и делятся на две группы: низкотемпературные (мягкие) и высокотемпературные (твердые). Соответственно температуры их плавления ниже 500 ⁰ С или выше 500 ⁰ С. Изготовляются в виде прутков ,проволоки, листов, полос , колец , дисков и т.д.

Низкотемпературные припои изготовлены из сплавов на основе олова, свинца, висмута, цинка, кадмия ( ПОС – 40, ПОС – 61)

Высокотемпературные припои изготовляют в зависимости от марки соединяемых материалов

(медно – цинковые, медно –0 никелевые, припои на основе алюминия, магния с добавками других металлов, меди , олова, кремния, марганца, серебра и т.д.( ПСр – 25, ПМЦ – 54, ПМЦФ).

По особенностям процесса и технологии пайка может быть разделена на капилярную, диффузионную, контактно – реактивную, пайку – сварку.

Капилярная пайка. – является наиболее распространенным методом пайки.

Припой после расплавления заполняет зазор между соединяемыми деталями и удерживает от вытекания за счет капилярных сил.

В зависимости от конфигурации соединяемых деталей применяемый припой может иметь форму прутка или пластины, быть легкоплавким или тугоплавким. Детали перед пайкой, как и для других методов, требуют специальной подготовки. В соединении должны быть выдержаны равномерные зазоры 0,005 – 0,2 мм ,в зависимости материала соединяемых деталей.

Увеличение зазоров требует большее количество припоя, что увеличивает себестоимость изделия и снижает прочность соединения. Соединяемые поверхности должны иметь чистоту соответствующую 5 – 6 кл., обезжирены, т.е. с поверхности должны быть удалены грязь, масла, остатки щелочи или кислот после травления.

Диффузионная пайка.

Применяется достаточно редко. Соединение образуется за счёт взаимной диффузии компонентов припоя и паяемых материалов. Для диффузионной пайки требуется продолжительная выдержка в течении 15 – 60 мин. Припой может применяться в виде шайб, гальванических покрытий. Соединяемые детали необходимо плотно прижать друг к другу.

Пайка сварка.

Применяется достаточно часто, паянное соединение образуется за счёт расплавления тугоплавких припоев газовыми или плазменными горелками. Основной материал соединяемых деталей не плавится.

Основные способы пайки..

Способы пайки зависят от источников нагрева, габаритов и материала деталей.

Наибольшее распространение нашли следующие способы пайки: пайка в печах, индукционная пайка, газопламенна пайка, пайка паяльником, пайка бегущей волной .

Для обеспечении технологичности конструкции паянных соединений важнейшую роль играет правильный выбор типа соединения , способа и метода пайки. Самыми распространёнными видами соединений являются стыковое и внахлёст, соприкасающееся, в тавр и угол. Соединения в стык Рис. 4.46. применяются достаточно редко, так как они чувствительны к вибрационным и ударным нагрузкам, плохо воспринимают изгибающие и крутящие моменты. Для увеличения прочности соединения используется пайка со скосом кромок, которая также относится к стыковой пайке но имеет большую площадь соединения.

Рис. 4.46.

Соединение в нахлёст является наиболее распространенным, применяется не только для соединения листовых материалов , но и при пайке трубчатых соединений Рис.4.47.

Рис. 4.47.

На рис 4.48. приведены некоторые варианты соединения пайкой соприкасающихся деталей и в тавр, а на Рис 4.49. соединение в угол.

Рис. 4.48. Рис.4.49.

Соединение в угол и тавр применяются при пайке пересекающихся деталей . Прочность таких соединений в значительной степени зависит от пластичности паяного шва, модуля упругости паяемого метала и формы поверхности шва.

Пайка находит применение при изготовлении сотовых конструкций., это конструкции имеющие малую массу и большую жёсткость.Сотовая конструкция состоит из 2-х обшивок и сотового заполнителя, изготовленного из медной, алюминиевой фольги и соединённые между собой серебрянным припоем Рис.4.50.

Рис. 4.50.

При пайке деталей необходимо соблюдать определённую величину зазоров между ними для лучшего проникания и смачивания соединяемых поверхностей см.. таблицу 1.

Таблица 1

№	Основной металл	Припой	Зазоры
1	Углеродистая сталь, нержавейка	Медь, серебро, латунь	0,02 …0,15 0,005 … 0,3
2	Медь и медные сплавы	Серебро, медно цинковый	00,03 …0,15 0,1 … 0,3
3	Титан	Серебро, серебренно марганцевистые	0,05 …0,1
4	Алюминий и его сплавы	На основе алюминия	0,1 …0,3