Дефекты сварных и паяных соединений

Дефекты сварных и паяных соединений

Бесплатно!

1. Введение 1
2. Основные методы сварки 1
3. Основные методы пайки 2
4. Дефекты сварных соединений 3
§ Допустимые и недопустимые дефекты 7
5. Контроль 8
6. Заключение 8
7. Схемы 9
8. Список использованной литературы 11

Дефекты сварки сварные соединения методы пайки контроль

Описание работы

Введение

Большинство металлических конструкций состоит из соединенных между собой отдельных элементов. Соединения могут быть подвижными и неподвижными, разъемными и неразъемными.
Неразъемныесоединения металлических элементов в современных условиях осуществляются при помощи сварки, пайки, к лепки и склеивания.
Наиболее совершенными видами соединений металлических элементов являются сварные и паяные. В этих случаях между соединяемыми элементами возникает металлическая форма связи.
Сварка и пайка являются очень древними процессами. Однако только в конце XVIII столетия началось быстрое развитие сварки, связанное с интенсивным развитием промышленности. Следует отметить, что разработка и практическое применение основных современных методов сварки были осуществлены в те времена замечательными русскими инженерами
Н. Н. Бенардсоном и Н. Г. Славя новым.
Интенсивная разработка новых методов пайки началась позднее –
в конце первой половины XIX столетия. В это время возникла острая необходимость соединять элементы конструкций из разнородных итрудносвариваемых металлов и сплавов.
Процессы сварки и пайки целесообразно рассматривать с трех основных точек зрения: конструктивной, технологической и по природе самих процессов.
С конструктивной точки зрения сварка и пайка представляют собой процессы создания неразъемных соединений металлических деталей. Сварные и паяные соединения необходимо рассматривать как элементы конструкций.
С технологической точки зрения сварка и пайка являются важнейшими операциями процесса сборки металлических деталей в узлы и целые конструкции.
По природе процессов сварка и пайка являются сложным металлургическими, разнообразными по форме процессами.

Основные методы сварки

Существующие в настоящее время способы сварки можно подразделить на две основные группы (по состоянию соединяемых кромок в процессе сварки). К первой группе относятся способы, при которых металлы свариваются в твердом состоянии при совместной пластической деформации, часто одновременно с дополнительным нагрев ом (способы сварки давлением). Ко второй группе относятся способы, при которых металлы вместе соединения расплавляются (способы сварки плавлением).
При сварке методами первой группы металлы совместно сжимаются и деформируются. В зависимости от температуры металла вместе сварки эти методы подразделяются на три подгруппы. В первом случае сварка проводится без подогрев а металлов (сварка глубокой деформацией, сварка сдвигом). Этими методами свариваются только высоко пластичные металлы. Во втором случае металлы подогревают в процессе сварки до температур, близких к температуре порога рекристаллизации (сварка ультразвуковыми колебаниями).
Наибольшее значение имеют методы третьей подгруппы. Металлы в этом случае нагреваются до температур, значительно превышающих температуру порога рекристаллизации. В качестве источников тепла используются горн (кузнечная сварка), электрический ток (контактная стыковая ишовно-стыковая сварка), газовое пламя (газопрессовая сварка) и др.
При сварке методами второй группы между соединяемыми деталями мощным источником тепла создается ванночка расплавленного металла. Она образуется преимущественно за счет оплавления кромок свариваемых деталей. После удаления источника тепла в ванночке затвердевает (кристаллизуется) и образуется сварное соединение. В качестве источника тепла используется электрическая дуга, электрический ток, поток электронов, газовое пламя и др.
На Схеме 1. приведена классификация основных методов сварки по состоянию металлов в процессе сварки.

Основные методы пайки

Пайка представляет собой технологический процесс, при котором соединение деталей происходит в результате расплавления припоя без расплавления металла соединяемых деталей.
В образовании паяного соединения большое значение имеют процессы растворения и диффузии, а также образование химических соединений между основным металлом и припоем. Припой должен хорошо смачивать основной металл. Обычно припой представляет собой сплавы различных цветных металлов. Температура плавления его должна быть ниже, чем температура плавления основного металла.
Между сваркой с расплавлением металлов и пай кой много общего, однако, существенно отличаются технологии процессов.
Если при сварке кромки соединяемых деталей расплавляются и металл, образующий шов, аналогичен, как правило, свариваем ому, то при пайке кромки деталей нагреваются до температуры ниже температуры плавления паяемого металла. Соединение их производится расплавляемымспециальным металлом – припоем, имеющим более низкую температуру плавления.
В зависимости температуры плавления припоя методы пайки можно подразделить на две основные группы.
К первой группе относятся методы пайки, при которых используются припои с температурой плавления значительно ниже температуры плавления паяемого металла. Например, при пайке низкоуглеродистойстали (?) припоем на основе сплава олова и свинца (?) разница в температурах их плавления превышает ? С.
Ко второй группе относятся методы пайки, при которых используются припои с температурой плавления, близкой к температуре плавления паяемого металла. В качестве примера можно привести пайку меди (?) латунью Л-62 (?).
По условиям нагрев а методы пайки подразделяются на две группы. При пайке методами первой группы детали подогреваются только в том месте, куда непосредственно вводится припой, где они соединяются. Нагрев носит местный характер. В качестве источников тепла обычно используются паяльники, газовое пламя, токи высокой частоты и др. При пайке методами второй группы паяемые детали нагреваются целиком. В качестве источников тепла используются всевозможные печи и ванны, заполненные расплавленными припоями, флюсами, солями.
На Схеме 2. приведена классификация основных методов пайки на основе условий нагрев а паяемых деталей.

Дефекты сварных соединений

Надежностьэксплуатации сварных соединений зависит от их соответствия нормативной документации, которая регламентирует конструктивные размеры и форму готовых сварных швов, прочность, пластичность, коррозионную стойкость и свойства сварных соединений. Все встречающиеся типы дефектов сварных соединений можно подразделить на четыре группы: по расположению, форме, размерам и количеству.
По расположению различают дефекты наружные, внутренние и сквозные. По форме компактные и протяженные, плоские и объемные, острые (с надрезом) и округлые(без надреза). По размерам – мелкие, средние и крупные. По количеству –единичные и групповые (цепочки, скопления).
К наружным дефектам относятся нарушения формы, размеров и внешнего вида швов: неравномерная ширина шва по его длине, неравномерная высота шва, неравномерные катеты угловых швов, подрезы, наплывы, прожог и, не заваренные кратеры, свищи.
Образование внутренних дефектов при сварке связан о с металлургическими, термическими и гидродинамическими явлениями, происходящими при формировании сварного шва.
К внутренним дефектам относятся трещины (горячие и холодные), непровары, поры, шлаковые вольфрамовые и окисные включения.

При сварке давлением

Непровар – это участок сварного соединения, где отсутствует сплавление между свариваемыми деталями, например, в корне шва, между основным и на плавленным металлом (по кромке) или между смежными слоями на плавленного металла. Непровары уменьшают рабочее сечение сварного шва, что может привести к снижению работоспособности сварного соединения. Являясь концентраторами напряжений, непровары могут вызвать появление трещин, уменьшить коррозионную стойкость сварного соединения, привести к коррозионному растрескиванию. Непровар является очень опасным дефектом сварки.
?
Рис.1. Непровары

а –в корне одностороннего стыкового шва;
б –по кромке между основным и на плавленным металлом;
в –в корне двустороннего шва;
г –между слоями

Причинанепровара:
1) Малая величина сварочного тока;
2) Большая скорость перемещения электрода;
3) Слишком большая длина дуги;
4) Малый угол скоса кромок или большая величина притупления;
5) Смещение и перекосысвариваемых кромок;
6) Малая величина зазора между кромками;
7) Несоответственно большой диаметр электрода;
8) Затекание шлака в зазоры между свариваемыми кромками;
9) Неправильный выбор полярности для данной марки электродов
Непроварявляется очень опасным дефектом сварки.
Пористость – газовые пузырьки в металле. Обычно они имеют сферическую или близкую к ней форму. В сварных швах углеродистых сталей поры зачастую имеют трубчатую форму. Первоначально, возникнув в жидком металле шва за счет интенсивного газообразования, не всепузырьки газа успевают подняться на поверхность и выйти в атмосферу. Часть из нихостается в металле шва. Размеры таких пор колеблются от микроскопических, до2…3 мм в диаметре, и за счет диффузии газов могут расти. Кроме одиночных пор, вызванных действием случайных факторов, в сварных швах могут появляться поры, равномерно распределенному по всему сечению шва, расположенные в виде цепочек или отдельных скоплений.
?
Рис.2. Поры

Причины пористости:
1) Наличие газов в металле, которые не успевают полностью выделиться в процессе кристаллизации металла;
2) Взаимодействие закиси железа с углерод ом, в результате чего выделяется окись углерод а и углекислый газ;
3) Наличие влаги в покрытии или во флюсе (при автоматической сварке);
4) Наличие ржавчины насвариваемых кромках или проволоке.
Трещины – дефекты сварных швов, представляющие собой макроскопические и макроскопические меж кристаллические разрушения, образующие полости с очень малым начальным раскрытием. Под действием остаточных и рабочих напряжений трещины могут распространяться с высокими скоростями. Поэтому вызванные ими хрупкие разрушения происходят почти мгновенно и очень опасны.
?
Рис.3. Продольная горячая трещина
?
Рис.4. Холодные трещины в
околошовнойзоне
Причины трещин:
1) Усадочные напряжения, превышающие предел прочности металла;
2) Жест кое закреплениесвариваемых элементов;
3) Структурные напряжения, например, образование мартенсит а;
4) Повышенное содержаниеуглерода, серы и фосфора в металле;
5) Сварка при низкой температуре;
6) Дефекты шва (поры, шлаковые включения и т. д.), вызывающие местную концентрацию напряжений в металле шва;
7) Сосредоточение нескольких швов на небольшом участке изделия, вызывающее повышенные местные напряжения(концентрация напряжений).
Шлаковые включения –это полости в металле сварного шва, заполненные шлаками, не успевающими всплыть на поверхность шва. Шлаковые включения образуются при больших скоростях сварки, при сильном загрязнении кромок и при многослойной сварке в случаях плохой очистки от шлака поверхности швов между слоями. Форма шлаковых включений может быть самой разнообразной, вследствие чего они являются более опасными дефектами, чем округлые поры.
?
Рис.5. Шлаковые включения

Причины шлаковых включений:
1) Тугоплавкость и повышенная вязкость шлаков электродных покрытий;
2) Высокий удельный вес шлака;
3) Недостаточное раскислениеметалла шва;
4) Большое поверхностное натяжение шлака;
5) Плохая очистка поверхности валиков от шлака при многослойной сварке;
6) Затекание шлака в зазоры между свариваемыми кромками и в месте подрезов;
7) Неравномерность плавления электродного покрытия.
Пережог – окисление по границамзерен.
Причиныпережога:
1) Замедленное движение источников нагрев а;
2) Большая сила тока (большой номер наконечника горелки).
Прожог – дефект сварки, заключающийся в вытекании металла сварочной ванны через отверстие в шве с образованием в нем полости.
?
Рис.6. Прожог

Причиныпрожога:
1) Чрезмерная сила тока;
2) Слишком медленное перемещение источника нагрев а;
3) Малая толщина металла;
4) Большой зазор междусвариваемыми кромками;
5) Малая величина притуплениякромок.
Подрез – дефекты сварного соединения, представляющие собой местные уменьшения толщины основного металла в виде канавок, располагающихся вдоль границ сварного шва. Подрезы относятся к наиболее часто встречающимся наружным дефектам, образующимися, как правило, при сварке угловых швов с излишне высоким напряжением дуги и в случае неточного ведения электрода. Одна из кромок проплавляется более глубоко, металл стекает на горизонтально расположенную деталь и его не хватает для заполнения канавки. В стыковых швах подрезы образуются реже. Обычно при повышенном напряжении дуги и большой скорости сварки образуются двусторонние подрезы. Такие же подрезы образуются и в случае увеличения угла разделки при автоматической сварке.
?
Рис.7. Подрез

Причины подреза:
1) Большая сила тока;
2) Неправильное положение электрода и направление дуги.

При точечной сварке

Непровар – отсутствие или малый диаметр литого ядра.
Причины:
1) Падение напряжения в сети;
2) Ввод в контур машины больших магнитных масс;
3) Шунтирование тока через соседние точки или случайные контакты;
4) Большой диаметр контакта электрода;
5) Большое давление;
6) Увеличение толщинысвариваемых деталей;
7) Уменьшение времени сварки.
Выплескметалла.
Причины:
1) Плохая очистка деталей или электродов;
2) Малое давление;
3) Большая сила тока;
4) Большое время сварки.
Прожог.
Причины:
1) Значительное загрязнение поверхности;
2) Загрязнение поверхности электродов;
3) Снижение давления.
Трещины.
Причины:
1) Жест кий режим сварки;
2) Несвободное деформирование деталей в приспособлении;
3) Малое ковочное давление.
Раковины и пористость.
Причины:
1) Малое давление;
2) Загрязнение поверхности металла;
3) Вы плеск при перегреве ядра.
Вмятины более 10-20% толщины листа.
Причины:
1) Недостаточные диаметры контактной поверхности электрода;
2) Перегрев точки;
3) Значительный выплескметалла;
4) Плохое охлаждение электродов.

При роликовой сварке

Не герметичность шва вызывается теми же причинам, что и при непровареточечной сваркой.
Под плавление.
Причина– плохая очистка деталей и роликов.
Прожог.
Причины:
1) Плохая очистка деталей и загрязнение роликов;
2) Большие зазоры между деталями;
3) Снижение давления.

При стыковой сварке

Смещение свариваемых деталей.
Непровар.
Перегрев и пережог.
Подгарповерхности деталей в зажимах.
Черезмернобольшое количество выдавленного металла.
Трещины.
Остатки в шве литого металла, шлаков, окислов.

Допустимые и недопустимые дефекты

При сварке плавлением дефекты обычно исправляются под варкой дефектного места. Перед под варкой дефектное место должно быть разделан о так, чтобы можно было удобно производить сварку. Одно и то же место исправлять сваркой более двух раз обычно не разрешается во избежание получения перегрева или пережог а металла.
При точечной сварке исправление дефектов производится постановкой новой точки. В некоторых случаях, например, в случае прожог а в дефектном месте ставят заклепки.
Характер и количество дефектов, допускаемых без исправления, должны указываться в технических условиях нас варку или узел.

Контроль

В зависимости от характера воздействия на материал образца или изделия все разнообразные методы контроля качества сварных соединений могут быть разделены на две основные группы: методы контроля без разрушения образцов или изделий – неразрушающий контроль и методы контроля с разрушением образцов или производственных стыков – разрушающий контроль. Группа методов контроля, объединенная общими физическими характеристиками, составляет вид контроля. Все виды неразрушающего контроля классифицируются по следующим пяти основным признакам: по характеру физических полей или излучений, взаимодействующих с контролируемым объектом; по характеру взаимодействия физических полей или веществ с контролируемым объектом; по первичным информативным параметрам, рассматриваемых методов контроля; по способам индикации первичной информации; по способам представления окончательной информации. Все методы неразрушающего контроля подразделяются согласно стандарту на следующие десять типов: акустический, капиллярный, магнитный, оптический, радиационный, радиоволновый, тепловой, течеисканием, электрический, электромагнитный (вихревых токов). Наиболее широкое применение на практике нашли методы пяти из них – акустического, капиллярного, магнитного, радиационного и течеисканием.
К неразрушающим видам контроля следует отнести и контроль внешним осмотром и обмером, который имеет существенное значение для получения качественных сварных конструкций.

Заключение

Качество сварных соединений зависит от качества исходных основных и сварочных материалов, качество сборки под сварку, соблюдения технологий сварки и других факторов. Возникновение дефектов в значительной степени связан о не только с техническими, но и с организационными причинами. Отсюда следует, что специалисты-технологи сварочного производства должны знать не только дефекты сварных соединений, присущие различным способам сварки, методы и оборудование для их выявления, но и владеть вопросами организации управления качеством сварки.

Список использованной литературы

1) А. А. А лов – «Основы теории процессов сварки и пайки», – М.: «Машиностроение» – 1964г., 268стр.
2) И. Гривн як – «Свариваемость сталей», – М.: «Машиностроение» – 1984г., 216стр.
3) Б. Н. Бадья нов, В. А. Давыдов– «Сварочные процессы в электронной технике», – М.: «Высшая школа» – 1988г.,189стр.
4) С. Б. Моцохин – «Контроль качества соединений и конструкций», – М.: «Стройиздат» – 1985г., 229стр.
5) Л. А. Мордвинцев –«Технология сварки и пайки», – М.: «Госиздат. Оборонной Промышленности» –1957г., 150стр.

Обзоры

Отзывов пока нет.

Будьте первым, кто оставил отзыв на “Дефекты сварных и паяных соединений”

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *