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

ляет собой совокупность литого, частично расплавленного, частично закаленного и отожженного состояний. К.ачестА венное совпадение полученных результатов вполне удов­ летворительное.

Ввиду использования в резонансно-компенсационной установке более высокой рабочей частоты питания дат­ чика (300 кгц вместо 40 кгц у прибора ИЭ-1) и обеспечения большей локальности измерения характеристика измене­ ния а непосредственно в зоне ТЭС, полученная на резо* нансно-компенсационной установке, является более до­ стоверной.

Рис. 64. Графики зависимости электропроводности а и микро­ твердости H от расстояния / до центра сварной точки (по

нормали к плоскости сваренных листов):

/ - Д 1 6 (о); 2— АМгб (в); Я _ Д 1 6 (Н^).

При измерении электропроводности сварной точки путем установки датчика непосредственно в зону вмятины точки получаются данные, несколько отличные от приве­ денных в табл. 25. Например, при таком измерении подан­ ным резонансно-компенсационной схемы и прибора ИЭ-1 имеет место увеличение электропроводности в зоне вмятины сварной точки по сравнению с электропроводностью основ­ ного материала. При этом резонансно-компенсационная схема в силу большей чувствительности к изменению свойств поверхностных слоев подчеркивает это различие более резко. Этот эффект можно объяснить наличием плакиро­

перечисленных фактора способствуют повышению электрог проводности материала. • .

Приведенные в табл. 26 результаты измерений, про­ веденных на приборе ИЭ-1 и на резонансно-компенсацион­ ной установке, подтверждают эти предположения.

Из данных табл. 27 видна зависимость показаний элект­ ропроводности от толщины плакированного алюминием слоя. При сошлифовке поверхностного слоя (на толщину плакировки) величины электропроводности, измеренные на поверхности материала и в зоне сварной точки, почти пол­ ностью совпадали, оставаясь, естественно, выше в зоне литого ядра.

В результате анализа электропроводности алюминие­ вого сплава Д16 было установлено:

1. Электропроводность качественного литого ядра ниже, чем основного материала вне зоны сварки (см. табл. 25, 27). Уменьшение электропроводности в этом случае дости­ гает 1,8—3 м/ом-мм- (10—15 %) .

2. ' Электропроводность материала а в зоне сварной точки для образцов с дефектом слипания и частичного не­

фектом слипания а в зоне сварной точки примерно равна а основного материала, то в случае частичного непровара 0 снижается. При этом наблюдается определенная связь между степенью непровара и изменением а. Это уменьшение

. 4 . Электропроводность слоя материала в зоне над литым ядром имеет примерно такой же порядок, как и основного материала, не считая слоя плакировки.

5. Изменение электропроводности и микротвердости сридетельствуето наличии структурных изменений в зоне термического влияния сварной точки.

На основании полученных результатов можно оценить возможность применения метода вихревых токов для конт­ роля ТЭС алюминиевых сплавов типа Д16.

. Автор определил значения электропроводности в зоне сварного соединения для ряда легких сплавов, применяе­ мых в промышленности. Измерения производили с помо­ щью испытателя электропроводности ИЭ-1. При этом опре­ деляли электропроводность основного свариваемого мате-

132

риала и материала литого ядра на продольном срезе свар­ ных соединений. Результаты, усредненные по результатам 10 измерений, приведены в табл. 28.

Таблица 28

Электропроводность сварных соединений из легких сплавов

ядра меньше, чем основного материала. Снижение электро­ проводности составляет 15—34%.

В связи с небольшим различием между электропроводностями основного материала и литого ядра предъявляются особые требования к аппаратуре по контролю сварных соединений: для работы можно использовать только такие приборы, которые могут зафиксировать отмеченные разли­ чия.

Для опробования возможностей электроиндуктивного контроля качества точечной сварки алюминиевых спла­ вов были проведены исследования аппаратуры с двухсто­ ронними (экранный метод) и односторонними (накладными) датчиками.

Экранный метод электроиндуктивного контроля качества точечной сварки

Экранный метод контроля [60] основан на измерении влияния, оказываемого испытываемыми образцами 4, на величину проходящих через них электромагнитных волн. Для измерения была собрана схема, состоящая из звуко­ вого генератора ЗГ-10 /, измерительного усилителя 28ИУ, лампового вольтметра МВЛ-2 3 и двух пар геометриче­ ски одинаковых испытательных катушек (рис. 65). Первич-

.134

ные возбуждающие обмотки катушек 2 были включены последовательно, а вторичные приемные 5 •— навстречу друг другу. Передающие и приемные катушки располо­ жены на одной оси по обе стороны контролируемого образца.

Возбуждающие катушки имели 130 (провод ПЭВ диа­ метром 0,15 мм), приемные — 370 (провод ПЭВ диаметром 0,09 мм) витков. Наружный диаметр катушек 4 мм.

При измерениях подбирался режим работы, при котором напряжение на вторичных катушках балансировалось на нуль при установке датчиков на участок изделия без сварки.

При контроле в первичную катушку подавался ток звуковой частоты. Электромагнитное поле, проникая че­ рез металл, ослаблялось за счет действия вихревых то­ ков и индукцировало в вит­ ках вторичных катушек элек­ тродвижущую силу. Величи­ на э. д. с. зависит от экра­ нирующего действия мате­ риала контролируемого об­ разца, т. е. от качетва свар­ ки, толщины и электропро­ водности материала, частоты

тока и расстояния между торцом катушек и поверхностью образца.

При дефектах типа слипание показания вольтметра имели примерно те значения, которые получали при балан­ сировке схемы. Дефекты типа трещин вызывали значитель­ ный разбаланс схемы и показания вольтметра в этом случае превышали значения, получаемые при качественной сварке.

Исследования проводили на образцах из сплавов Д16, В95 и АМгб. Образцы представляли собой набор лист с листом и лист с профилем, свариваемые толщины — от 1 +1 до 3+3 мм.

Контролю подвергали более 200 образцов без дефек­ тов и с дефектами типа непровар, наружные трещины, поры и раковины.

При исследовании метода на разных частотах установ­ лено, что наибольшая чувствительность наблюдается на частотах 10—15 кгц. Увеличение толщины свариваемых элементов приводит к тому, что максимум чувствитель­ ности по частоте смещается в сторону более низких частот (5—7 кгц).

135

В результате испытаний экранного метода контроля установлено:

1. Результаты измерения в значительной степени за­ висят от глубины вмятин на поверхности сварных точек. В производственных образцах и панелях возможны коле­ бания глубины вмятин в пределах 1—15% для каждого свариваемого листа, что, например, для толщин 1 -4-1 мм может составлять до 200—250 мк. Наличие глубоких вмя­ тин (в пределах ТУ) приводит к ложным суждениям о ка­ честве сварки.

2. На образцах с непроваром типа слипание отмечена небольшая разница в показаниях по сравнению с нормаль­ ной сваркой, объясняющаяся структурными изменениями металла в зоне термического влияния. Структурные измене­ ния возникли при малой силе сварочного тока и сравни­ тельно большом давлении на электродах.

3. На показания аппаратуры значительное влияние оказывает точность установки датчика (катушки) относи­ тельно сварного ядра и несоответствие диаметра катушки диаметру ядра.

Все перечисленные недостатки ограничивают примене­ ние экранного метода для контроля качества точечной сварки. Для внедрения метода необходимо повысить его чувствительность, усовершенствовать конструкцию датчи­ ков, устранить влияние толщины материала и величины вмятины в зоне сварной точки на результаты измерения.

Электроиндуктивный контроль качества точечной сварки с помощью накладных датчиков

Недостатки экранного метода контроля качества точеч­ ной сварки привели к необходимости разработки методики и аппаратуры для контроля с применением накладных (односторонних) датчиков. Исследования проводились в проблемной лаборатории Рижского политехнического института.

Электроиндуктивный контроль качества точечной сварки с применением накладных датчиков основан на том, что в проводящем материале при расположении вблизи него источника высокочастотных электромагнитных волн возникают вихревые токи, создающие электромагнит­ ное поле, противодействующее основному. Параметры

136

этого противодействующего поля зависят от частоты, напря­ жения основного поля, физических свойств материала,

ляющие полного сопротивления датчика, что, в свою оче­ редь, вызывает изменение амплитуды и фазы выходного напряжения, по которым можно судить о характеристиках исследуемого сварного соединения.

Для получения более полной информации о качестве точечной сварки был проведен двухпараметровый контроль с измерением амплитуды и фазы выходного напряжения накладного датчика. При этом необходимо было исключить влияние зазора между накладным датчиком и исследуемым сварным соединением, возникающим за счет вмятины в зоне сварной точки, на результаты измерений.

Выбор рабочей частоты измерений и диаметра датчика, обеспечивающих оптимальную чувствительность к измене­ нию свойств сварного соединения и возможность отстройки от влияния зазора, осложняют следующие причины:

1) ограничен участок поверхности детали, на котором

На основании экспериментов по выбору оптимальной частоты, диаметра датчика и способа отстройки от влияния зазора был создан опытный прибор для контроля качества точечной сварки деталей из немагнитных материалов [59]. В приборе для повышения чувствительности по фазе при­ менены блоки умножения частоты. Для учета влияния глу­ бины вмятины использованы два датчика: основной и вспо­ могательный, встроенный по центру основного. Частота питания основного датчика в 10—15 раз меньше, чем вспо­ могательного.

Блок-схема прибора для контроля качества точечной сварки представлена на рис. 66. Прибор содержит генера­ тор / питания основного датчика, Т-образный симметрич-

137