 |
Дефекты и контроль качества сварных швов
|
|
|
|
Для соединений, выполненных сваркой плавлением, различают следующие виды дефектов: наружные, внутренние и сквозные.
К наружным дефектам относятся: занижение размеров и превышение усиления сварных швов, смещение шва от оси, подрезы, наплывы, усадочные раковины, незаплавленные кратеры, наружная пористость, трещины, выходящими на поверхность шва или около шовной зоны. Трещины образовавшиеся в процессе сварки называются горячими, а после охлаждения металла - холодными.
К внутренним дефектам относятся: газовые поры, шлаковые и неметаллические включения, непровар, трещины в металле шва и в зоне термического влияния.
Сквозные дефекты представляют собой свищи, прожоги и сквозные трещины.
Все виды контроля качества можно разделить на две группы:
1. Неразрушающие виды контроля:
- внешний осмотр;
- радиационный контроль (рентген);
- просвечивание гамма-лучами;
-ультразвуковой контроль;
- магнитный контроль;
- контроль непроницаемости швов газом или жидкостью.
2. Разрушающие виды контроля:
- сверлением;
- механическим испытаниями на изгиб, срез, удар, твёрдость;
- металлографическими исследованиями макро и микроструктуры.
Разрушающие виды контроля в основном проводятся на образцах,вырезанных из сварного соединения.
Сварка изделий из пластмасс
Развитие химии высокомолекулярных соединений привело к тому, что изготовленные на их основе пластмассы превратились в незаменимые материалы, обладающие ценными свойствами. Такие термопласты, как поливинилхлорид (ПВХ), полиэтилен высокого и низкого давления (ПЭВД, ПЭНД), полистирол (ПС), полипропилен (ПП) и др. являются в настоящее время крупнотоннажными. Создание новых полимерных строительных материалов способствует разработке эффективных строительных конструкций, их производству и монтажу, повышению долговечности. Постоянно растут объемы пластмассовых сварных строительных конструкций. Например: из 1 тонны металлических труб диаметром 100мм можно сварить трубопровод длиной не более 80 м, а из 1 тонны полиэтиленовых – длиной более 1 км. т.к. масса 1м полиэтиленовой трубы = 0,0935 кг.
|
|
|
Достоинства сварных пластмассовых конструкций:
- Коррозионностойки почти во всех кислотах (кроме органических) и щелочах. Сварные швы не требуют дополнительной изоляции (в виде краски, лака, плёнки) от коррозионного воздействия окружающей среды;.
- Пластмассовые конструкции легче металлических. Конструкции из ПХВ составляют 1/2 массы таких же сваренных из алюминия, 1/5 стальных и 1/8 свинцовых;
- Пластмассовые конструкции обладают гладкой поверхностью, в связи с чем повышается пропускная способность трубопроводов на 10-15%.
Недостатки сварных пластмассовых конструкций:
- Прочность пластмассовых изделий ниже чем у стали. У пластмасс бв=500 – 700·10 Мпа, у стали бв=540 – 600·10 Мпа
- Пластмассовые конструкции могут работать в относительно небольшом интервале температур (- 40 до+600 С). Стальные работают (- 60 до + 4000 С).
- Изделия из пластмасс со временем стареют. Срок старения для разных пластмасс различен. Пластмассовые трубопроводы работают без аварий 15-20 лет.
КЛАССИФИКАЦИЯ СПОСОБОВ СВАРКИ ПЛАСТМАСС.
Сварка пластмасс – это процесс получения неразъёмного соединения, при котором поверхности соединяемых деталей активируются путём нагрева или введением растворителей с последующим приложением давления. Сварка деталей из пластмасс производится при условии, когда полимер находится в вязкотекучем состоянии. Однако в вязкотекучее состояние переходят только термопласты и пластмассы на их основе. Пластмассы на основе реактопластов можно нагревать только один раз (при производстве деталей). А при повторном нагреве они не переходят в вязкотекучее состояние и поэтому плавлением сваривают только термопласты.
|
|
|
Классификация способов сварки пластмасс по принципу подвода тепла и генерации тепловой энергии:
Сварка с внешним подводом тепловой энергии:
- контактная тепловая сварка (нагретым инструментом, клином, диском и т.п.);
- проплавлением (прессовая, нагретым роликом);
- термоимпульсная (лентой, нагретой нитью);
- газовая сварка (нагретым газом или открытым пламенем);
- сварка расплавом (сварка с помощью присадки);
- сварка литьём под давлением.
2. Сварка за счёт генерирования тепловой энергии непосредственно в зоне контакта свариваемых деталей:
- сварка в переменном электромагнитном поле (ТВЧ, токами сверхвысокой частоты);
- сварка трением (вращением, вибротрением);
- сварка излучением (инфрокрасное излучение, лазером);
- сварка электронагревателем (спиральным пластинчатым).
3. Сварка без подвода тепловой энергии:
- сварка с помощью растворителей;
- сварка давлением.
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ.
Необходимое качество сварных соединений обеспечивается системой контрольных мер, предпринимаемых при подготовке деталей к сварке, в ее процессе и после окончания.
До сварки необходимо проконтролировать качество заготовок, их сборку, качество сварочных материалов, исправность сварочного оборудования.
В процессе сварки следует систематически контролировать основные параметры режима сварки, глубину проплавления кромок.
После окончания процесса сварки контролируют сплошность сварных соединений:
- внешний осмотр;
- рентгенопросвечивание;
- ультрозвуковая дефектоскопия;
- испытание на герметичность водой, газом или специальными растворами.
Для контроля качества швов применяют также растяжение, сжатие, изгиб, что относится уже к разрушающим испытаниям на образцах.
Наплавка
Наплавка – процесс нанесения слоя металла на поверхности неметаллического изделия. Наплавку применяют для восстановления изношенных деталей и получения изделий с заданными свойствами поверхности: износостойкость, жаростойкость, кислотостойкость и др.
|
|
|
При наплавке, в отличие от сварки, в процессе участвует небольшое количество основного металла в связи с небольшой глубиной проплавления. Поэтому внутренние напряжения и деформации изделия незначительны.
Заданные свойства наплавленного слоя получают введением в него легирующих элементов.
При наплавке применяют:
- Наплавочную проволоку: Нп-25, Нп-40, Нп-85, Нп-50г;
- Покрытые электроды: ОЗН-250, ОЗН-300, Т-620;
- Флюсы: для получения легированного шва при наплавке углеродистой проволокой: ОСЦ-45, АН-20, АН-8, АНК-19;
-Порошковая проволока и лента ПП-АН120, ПП-АН122;
- Зернистые порошкообразные сплавы: сталинит М, Вокар, Висхом, сормайт и др.
Для наплавки применяют в основном дуговые виды сварки: ручную плавящимся и неплавящимся электродом, полуавтоматическую и автоматическую под слоем флюса, и в защитных газах. Наряду с дуговой применяют газовую, электрошлаковую, индукционную.
Недостатком газопламенной наплавки является более низкая производительность и увеличенная зона нагрева основного металла. В связи с этим газопламенная наплавка применяется для деталей небольших габаритов.
Техника наплавки должна обеспечить максимальную производительность, при этом должно быть хорошее формирование наплавленного слоя, позволяющее уменьшить припуски на механическую обработку:
- При наплавке плоских поверхностей целесообразно применять широкие валики, т.е. вести процесс с колебательными движениями;
- Наплавку тел вращения производят вдоль образующей или круговыми валиками;
- При наплавке зернистых порошков используют угольный электрод. При сварке металлическим электродом твердость наплавки понизится;
- При газопламенной наплавке, на предварительно нагретую поверхность направляют пламя, но не доводят основной металл до расплавления. Затем дают присадку и, расплавляя ее, наплавляют металл, добиваясь его растекания по всей поверхности. Также применяют флюсы;
- При газокислородной наплавке применяют также трубчатые наплавочные материалы. Они представляют собой стальные или никелевые трубки, заполненные смесью карбидов вольфрама с другими износостойкими материалами.
|
|
|
Напыление материалов
Для восстановления изношенных деталей и для нанесения на детали защитных и упрочняющих покрытий наряду с наплавкой используют различные способы напыления.
Сущность всех видов напыления одинакова: они основаны на нагреве мелких частиц напыляемого материала и переносе их на поверхность изделия – подложки (основного материала). Соударяясь с подложкой, нагретые частицы закрепляются на ней и формируют покрытие. Чем больше скорость частиц, тем выше качество покрытия (его плотность и прочность сцепления с основой). Материалом покрытия могут быть металлы, керамика, полимеры. Можно создавать многослойные покрытия из слоев различного состава.
К основным способам напыления относятся: газопламенное и плазменное напыление, электродуговая металлизация, а также детонационное и вакуумное напыление.
Основы процесса металлизации напылением.
Процесс металлизации протекает в 4 фазы:
1) расплавление распыляемого металла;
2) отрыв и распыление расплавленного металла;
3) полет частиц на напыляемую поверхность, соединение с нею и соединение частиц между собой.
Для расплавления распыляемого металла используют следующие источники тепла:
- газо-кислородное пламя (в качестве горючего применяется ацетилен, пропан и реже водород);
- электрическую дугу (дуга возбуждается в металлизаторе между двумя проволоками. Эти проволоки расплавляются и затем распыляются и выдуваются сжатым воздухом);
- применяют также индукционный нагрев (однако он требует относительно больших затрат на оборудование и аппаратуру);
- электрический контактный нагрев (осуществляется в аппаратах, снабженных тиглем для расплавленного металла. Металл подается в тигель в расплавленном виде, а затем в форсунку. Применяется для специальных целей с металлами, имеющими низкую температуру плавления);
- плазменную струю особенно целесообразно применять для получения покрытий из окислов и карбидов металлов с высокой температурой плавления.
Отрыв и распыление расплавленного металла осуществляют в основном сжатым воздухом. Защитные газы применяются в ислючительных случаях. Для распыления расплавленного металла необходим расход воздуха 10-60 м3/час. Он зависит от конструкции распылительного сопла. Причем электродуговые аппараты нуждаются в большем расходе воздуха (~40-60 м3/час). Такой большой расход газа является также причиной того, что защитные газы применяют очень редко. Благодаря ускорению, которое летящие частицы получают на выходе из сопла, скорость их полета составляет 60-250 м/сек.
|
|
|
В момент удара о поверхность частицы распыляемого металла мгновенно охлаждаются под действием газоносителя, воздуха и за счет теплоотдачи холодной поверхности.
Скрепление металлических частиц с основой происходит за счет механического сцепления, возможной адгезии, сил усадки и частичного приваривания.
Технология металлизации.
|
|
|
