Файл: Фельдман Л.С. Неразрушающий контроль качества клеесварных соединений.pdf

ний аппаратуры в лабораторных условиях [56] установ­ лено, что уменьшение диаметра ядра на 10—15% или глу­ бины проплавления на 30% приводит к значительному снижению ультразвукового отражения и фиксируется при­ бором.

Минимальная контролируемая толщина листа:

Максимальная толщина не ограничивается.

Хорошие результаты получаются при контроле боль­ шинства материалов с малой температуропроводностью, имеющих мелкозернистую структуру, узкий диапазон температур солидуса и ликвидуса, а также толщину листа более 2 мм.

Метод контроля с использованием отраженных от ядра ультразвуковых колебаний применяли для автоматического регулирования процесса сварки. Сварочную ,'машину вы­ ключали, как только от ядра возникало отражение ультра­ звука определенной величины. При отсутствии специально вызванных возмущений, кроме неизбежного шунтирова­ ния тока через ранее сваренные точки, выключение машины происходило практически при постоянном времени сварки.

режимах в этом случае объясняется инерционностью выклю­ чающей аппаратуры, равной 0,03 сек (при большем токе запаздывание включения приводит к большему возраста­ нию размеров ядра), а также повышением отражающей способности границы раздела жидкий — твердый металл. На мягких режимах эта граница более четкая.

98

Для облегчения расшифровки сигналов в схеме при­ менен калибратор. Блок-схема устройства для ультра-, звукового контроля точечной сварки приведена на рис. 52.. Типичная осциллограмма, полученная при ультразвуко-

1

| л

Рис. 52. Блок-схема устройства для ультра­

тель; 7 осциллограф; В — сварочный коммутатор.

вом контроле нормальной сварной точки, показана' на рис. 53. При недостаточно развитом литом ядре отсутствует сигнал.

При исследовании теневого ультразвукового контроля качества точечной элекросварки в процессе ее выполнения

стотой 2,5 Мгц через сварные соединения стали BHG толщиной 1,5 + 1,5 мм. Через некоторое время после по­ дачи сварочного тока (0,01 — 0,02 сек) амплитуда ультра­ звукового сигнала несколько увеличивается. Это связано с возрастанием контактной поверхности электродов вслед­ ствие размягчения металла. Затем при больших сварочных

токах ' величина сигнала постепенно уменьшается и ос­ тается постоянной при малых токах. Однако эти изме­ нения настолько малы, что не могут быть использованы для характеристики сварной точки.

Более чувствительным оказался способ контроля точеч­ ной сварки поперечными волнами. Поперечная волна не может распространяться в жидких средах, поэтому она полностью отражается от границы твердый — жидкий металл и не попадает на приемный пьезоэлемент. К тому же при литом ядре больших размеров происходит полное экранирование ультразвукового луча, при ядре малых размеров — частичное экранирование, а при отсутствии расплавления металла луч проходит без изменения.

Было опробовано два способа ввода поперечных ультра­ звуковых колебаний в сварное соединение. Первый способ осуществлялся с помощью призмы из материала, скорость распространения поперечных колебаний в котором такая же, как и продольных колебаний в воде. В этом случае поперечная волна распространяется в материале призмы по тому же направлению, что и продольная волна в воде.

Чтобы в материале призмы распространялась только поперечная волна, угол призмы должен быть больше пер­ вого критического угла. Призмы приклеиваются к плоскому дну обоих электродов. При этом в первом электроде про­ дольная волна преобразуется в поперечную, а во втором — поперечная волна — в продольную. Однако такой метод преобразования неудобен для производства, где электроды часто меняются.

! При втором способе поперечная волна вводится в конт­ ролируемое соединение с помощью конусного дна электро­ дов.^

• Обычно медные электроды имеют угол заточки 125— 135°, при котором продольная волна преобразуется в попе­ речную в результате падения луча из воды в медь (угол па­ дения 22,5—27,5°). Однако при этом поперечная волна несколько отклоняется от оси электродов, в связи с чем необходимо соблюдать определенное расстояние между дном электрода и его рабочей поверхностью, чтобы луч вместе сварного соединения не отклонялся в сторону.

• : Были изготовлены ультразвуковые датчики, рассчи­ танные на частоту 2,4 и 5 Мгц, в которых пьезоэлементы диаметром 6 мм приклеены к демпферу и залиты смолой.-

100

Передающая и приемная головки были встроены' со­ ответственно в нижний и верхний электроды сварочной машины и подключены к ультразвуковому дефектоскопу УДМ-1М. Импульсы, прошедшие через сварное соединение, снимались с селектора дефектоскопа и подавались на при­ ставку, где формировалась огибающая импульса, которая затем регистрировалась на шлейфовом осциллографе. Включение осциллографа осуществлялось от регулятора времени сварочной машины. Запись огибающей ультра­ звуковых сигналов велось в течение всего времени свароч­ ного цикла. Одновременно на пленке фиксировался сва­ рочный ток, измеряемый тороидом. Эксперименты подтвер-

Рис. 54. Осциллограммы контроля точечной сварки стали ВНС толщиной 0,8 + 0,8 мм поперечными ультразвуковыми волнами:

а — О я = 4,3 мм (£>„ — диаметр сварного ядра); б — О я = 1,8 мм; в — пол­ ный непровар; / — сварочный ток; 2— ультразвуковой сигнал.

дили предположение, что в момент образования литого ядра происходит резкое уменьшение прошедшей через свариваемые детали ультразвуковой энергии.

Осциллограммы контроля точечной сварки стали ВНС толщиной 0,8 -4- 0,8 мм приведены на рис. 54. Как видно, к моменту включения сварочного тока устанавливается довольно стабильная амплитуда прошедших через соеди­ нение ультразвуковых сигналов. Спустя некоторое время после подачи сварочного тока наблюдается резкое умень­ шение ультразвукового сигнала. После выключения тока (при остывании сварной точки) сигнал снова увеличива­ ется, причем чем больше ядро, тем раньше начинается уменьшение сигнала. Величина перепада в амплитуде ультразвукового сигнала находится в прямой зависимости от размеров литого ядра. Эксперименты показали, что между диаметром сварной точки и характером изменения ультразвукового сигнала в течение сварочного цикла во всем диапазоне толщин исследуемых материалов (от 0,4

101