Файл: Фельдман Л.С. Неразрушающий контроль качества клеесварных соединений.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 58
Скачиваний: 0
раторами напряжений. Концентрация напряжений
удефектов была в 2—2,5 раза меньше, чем у границ точки.
Втабл. 5 приведены ре-
зультаты механических испы таний (статический срез) и металлографических исследо ваний образцов с темной по верхностью точек, вырезан ных непосредственно из го товой панели производст венного изготовления (сплав Д16, пакет толщиной 1 + -f- 1,2 мм). По существую щим нормам прочности для таких пакетов допускается минимальное усилие на срез по клею ФЛ-4С 240 кГ.
Прочность испытанных об разцов в 9 случаях из 10 не вышла за пределы установ ленных норм.
Таблица 5
Результаты испытания сварных образцов с темной поверхностью точек
Металлографические |
Механические |
||
исследования |
испытания |
||
|
іения, |
к |
|
|
S |
Разрушающая |
|
о. 5 |
2 3 |
а |
нагрузка при |
03 |
|||
о |
S S |
|
нахлестке |
І а |
s * |
£• = |
15x15 мм1, кР |
|
t-i С о» |
t-i н |
|
5 |
60/5 0 |
7 |
|
5 |
60/6 0 |
7 |
|
5 |
60/6 0 |
8 |
|
5 |
55/5 0 |
7 |
|
5 |
55/5 5 |
8 |
|
6 |
50/5 5 |
6 |
|
6 |
45/4 5 |
7 |
|
Наиболее опасным дефек |
5 |
40/4 5 |
12 |
|
5 |
55/5 0 |
6 |
||
том сварных соединений, су |
||||
4 |
60/7 0 |
9 |
||
щественно снижающим ста |
|
|
|
тические и динамические свой ства сварных конструкций, является непровар. Снижение
механических свойств соединений зависит от степени непро вара и определяется в каждом конкретном случае с уче том условий работы конструкций.
Влияние дефектов в сварных точках на усталостную долговечность соединений
Влияние дефектов сварных соединений на усталостную долговечность при динамических испытаниях представ ляет интерес при определении работоспособности сварных точек в условиях, близких к эксплуатационным. Утверж дения [24, 19] об отсутствии влияния внутренних дефектов (пор, раковин, трещин) на усталостную долговечность сварных соединений основываются на изучении места зарождения и развития трещин усталости, а не на анализе кривых выносливости, построенных при разных уровнях нагр ужения.
25
Испытания образцов, выполненных точечной электро сваркой, производили на резонансной машине типа «Шенк» при растяжении по асимметрическому циклу с 2100—2300 нагружениями в минуту и базе испытаний в 107 циклов. Испытания показали, что при динамическом приложении нагрузки в соединении внахлестку двух листов очаги раз рушения возникают на границе стыка свариваемых листов, около ядра сварной точки. В дальнейшем трещина распро страняется по перегруженному участку околошовной зоны и выходит на поверхность листов.
Разрушение сварного соединения двух листов из сплава Д16 с накладкой из прессованного профиля (однорядный шов) при испытании на усталостную прочность носит ха рактер среза точек с надрывом листа или накладки, либо разрыва накладки по границе сварных точек при испыта ниях образцов с двухрядным точечным швом. Сварные соединения с внутренними макродефектами при таком испытании вначале разрушались в зоне максимальной концентрации напряжений, внутри листов у периферии ядра точки, а затем — по толщине листа и у границы отпе чатка электрода. Таким образом, зона с дефектами и место зарождения и развития трещины усталости оказываются вне участка сварного соединения.
Для оценки степени влияния дефектов точечной сварки на усталостные характеристики соединений с учетом кри вых выносливости определяли [62,65] усталостную долгове чность и живучесть сварных образцов из сплава Д16 с де фектами. Испытанию подвергали образцы с дефектами в сварных точках типа наружных и внутренних трещин (протяженностью более 1/3 диаметра ядра), а также внут ренних выплесков, непроваров в виде недостаточного проплавления. Одновременно испытывали образцы с каче ственной точечной сваркой.
Испытанию подвергали одноточечные образцы разме ром 150 X ЗОх 1,5 мм, сваренные внахлестку. Перед испытаниями образцы подвергали рентгеновскому про свечиванию с помощью аппарата РУМ-7 при напря жении 40 кв, токе 15 ма, экспозиции 3 мин и исполь зовании высококонтрастной рентгеновской пленки типа РТ-5.
В соответствии с данными рентгеновского просвечи вания образцы были рассортированы без дефектов и по группам дефектов: 1) с качественной сваркой; 2) с внутрен-
26
Все |
образцы, разрушенные |
при |
усталостных испыта |
||
ниях, |
подвергали |
повторному |
рентгенографированию |
||
и металлографическим |
исследованиям. По рентгенограм |
||||
мам определяли |
место |
зарождения |
трещин усталости |
и их расположение относительно дефектов в сварных точках. При металлографических исследованиях изучали харак тер изломов образцов, а также измеряли глубину проплавления и диаметр ядра сварной точки каждого образца.
На рис. 8 представлены рентгенограммы и макрострук туры сварных образцов после усталостных испытаний.
На рис. 8, а, б показаны рентгенограмма и макрострук тура сварного образца, качество сварки которого соответ ствует требованиям технических условий. Наличие тем ных и светлых колец свидетельствует о нормальном проплавлении, дефектов сварки (трещин, пор, раковин, вы плесков) не наблюдается.
Очаги усталостного разрушения возникли на границе стыка свариваемых листов около ядра сварной точки. Затем трещина распространялась по участку околошовной зоны (зона термического влияния) и вышла на поверхность листов.
На рис. 8, в, г приведены рентгенограмма и макро структура образца с внутренней трещиной в литом ядре сварной точки. Наличие дефекта внутри ядра не оказало влияния на место зарождения и развития усталостной трещины. В этом случае усталостное разрушение перво начально возникло в зоне максимальной концентрации напряжений, внутри листов у периферии ядра точки, далее распространялось по толщине листа и вышло на его поверхность у границы отпечатка электродов. Аналогич ный характер усталостного разрушения имеют сварные образцы с наружной трещиной.
На рис. 8, д, е представлены рентгенограмма и макро структура образца с внутренним выплеском металла. В большинстве случаев испытаний таких образцов тре щины усталости развивались на участках сварных точек без выплесков и места их зарождения и развития не были связаны с имеющимся дефектом. Такой характер разру шения можно объяснить уменьшением концентрации на пряжения в месте выплеска металла в зазор между сварны ми листами.
В случае непровара в сварной точке (малые глубина проплавления и диаметр ядра) менялся характер разру-
28
о
3-
а
а
s-
m Cl
а ч s-*
s =
с s
M l
£ °
>> a
30 £ я
5 e
га и
5 °
5 о- а. S
% 'нхэ
-оньэаолгой' эннажннэ
% 'НІЭ
•оньэаслгаіг
эннэжннэ
эинэжвсіцен
СО h-TlO —Г |
уровне нагружения. Для |
||||||||
CM СО h- со |
сравнения |
на |
|
одном и |
|||||
|
со |
|
|||||||
|
|
- том же графике построе |
|||||||
— —1 CN |
ны |
кривые |
зависимости |
||||||
для |
образцов |
с качест |
|||||||
СМ СО — I — . |
|||||||||
|
|
венной сваркой |
и с де |
||||||
со ю со |
^ |
фектами. |
|
|
|
|
|||
Из |
рис. 10 |
|
следует, |
||||||
|
|
|
|||||||
|
|
_ что внутренние |
трещи |
||||||
t~- о о |
о |
ны протяженностью бо |
|||||||
CO СО CD СО |
лее |
1/3 |
диаметра ядра |
||||||
N l N O l СМ |
~ снижают |
|
усталостную |
||||||
о t-Tco"co" |
долговечность |
|
сварных |
||||||
— — СО СО |
_ соединений, |
о чем сви |
|||||||
— і о со ю |
детельствует |
|
смещение |
||||||
кривой |
|
выносливости |
|||||||
см"о"ю~ —Г |
|
||||||||
—' СМ СО СО |
для |
образцов |
с |
дефек |
|||||
со со со |
ю |
тами влево по отноше- . |
|||||||
|
|
нию к кривой для об |
|||||||
|
|
разцов |
с |
качественной |
CD — I CN
—см со CM
юсо ем см
—'in *r —Г
——» со со
т^-^сО
— •Ч" со со со
•* см —• о
СО СО —• ~
CO СО CD СО
—
ю ю ю о
Ю СМ СП с о
со"to ссГсо"
~ сваркой. Долговечность снизилась на 22—73%
- (табл. 6).
Влияние наружных трещин более суще-
"ственно — усталостная кривая еще более сдви нулась влево и долго вечность снизилась на 37—80%.
Несколько неожидан-
• ный результат полу чен при испытании об разцов с внутренними выплесками в сварных точках. Кривая вынос ливости образцов с та кими дефектами сварки расположена правее кри вой образцов с качест венной сваркой. Очевид но, это происходит вслед ствие заполнения зазора
между свариваемыми элементами выплеснутым металлом, что приводит к уменьшению напряжения от соответст вующего растяжению изгиба [26] в месте выплеска.
Одновременно с изучением усталостной долговечности сварных соединений определяли живучесть сварных точек
сдефектами. Под живучестью понимается величина, харак теризующая скорость распространения трещины уста лости. В процессе испытаний производили периодическое рентгенографическое наблюдение и измеряли протяжен ность трещины. Данные рентгенографирования сравнивали
срезультатами электроиндуктивного контроля. По ре зультатам испытаний определяли коэффициенты живу-
Живучесть сварных точечных соединений с дефектами |
Таблица |
7 |
|||
|
|
||||
Качество |
Число |
Длина тре |
Коэффициент |
||
сварки |
циклов |
щины, |
мм |
живучести, |
% |
Нормальное |
114000 |
3,0 |
|
|
|
|
135000 |
11,0 |
|
|
|
|
136000 |
15,0 |
|
|
|
|
156000 |
19,0 |
|
42 |
|
|
180000 |
23,0 |
|
|
|
|
184000 |
25,0 |
|
|
|
|
197000 |
28,0 |
|
|
|
С внутренней тре |
63000 |
5,0 |
- |
|
|
щиной |
77500 |
10,5 |
|
|
|
|
90000 |
12,5 |
|
|
|
|
108000 |
15,5 |
|
56 |
|
|
117000 |
17,5 |
|
|
|
|
133000 |
22,5 |
|
|
|
|
144000 |
28,0 |
|
|
|
С наружной трещи |
39600 |
3,0 |
|
|
|
ной |
59400 |
11,5 |
|
|
|
|
66200 |
13,0 |
|
|
|
|
75600 |
15,0 |
|
|
|
|
84500 |
17,0 |
|
|
|
|
93500 |
21,5 |
|
|
|
|
103000 |
23,0 |
|
|
|
|
106000 |
28,0 |
|
|
|
чести, характеризующие работу образца при наличии тре щины усталости (табл. 7). Коэффициент живучести
•2 - 100%,
.31