Для контроля качества соединений в процессе свар­ки применяют следующие способы: внешний осмотр об­разцов и сварных узлов; разрушение образцов (техно­логическая проба); исследование макроструктуры ме­талла сварных соединений на образцах; механические испытания образцов; измерение параметров режима; рентгеновское просвечивание образцов и сварных узлов; испытание на герметичность; выборочное разрушение уз­ла (при приемке партии узлов).

: Применение различных способов контроля и его

объем определяют по степени ответственности сварных

соединений (узлов) и записывают в картах технологиче­ского процесса. На производстве для .контроля качества сварных соединений широко используют периодические испытания и исследования технологических образцов, свариваемых в тех же условиях, что и детали. ,Для того чтобы по результатам контроля технологических образ­цов можно было судить о качестве сварных соединений узла, необходимо обеспечить идентичность металла, фор­мы, размеров сварного шва, подготовки поверхности и режима сварки технологических образцов и деталей уз­ла.

Внешний осмотр соединений проводят невооружен­ным глазом или через лупу 7—10-кратного увеличения. При осмотре проверяют расположение сварных точек и швов, форму и размеры вмятины от электродов (роли­ков), наличие наружных дефектов, зазоры между дета­лями.

Внешним осмотром соединений стыковой сварки вы­являют дефекты геометрической формы (перекосы, сме­щения, укорочения), подгар поверхности, пережог ме­талла стыка.. После снятия заподлицо грата и усиления шва, полирования и травления могут быть выявлены тре­щины, окисные включения и местный непровар.

Размеры отпечатков от электродов (роликов) не мо­гут служить объективным показателем качества свар­ного соединения. Однако изменение размеров отпечат­ков при неизменной настройке машины свидетельствует о нарушении процесса сварки (изменений рабочей по­верхности электродов, параметров режима и т. п.) и о возможном изменении качества соединения. В этом слу­чае сварку узла прекращают, сваривают технологиче­ский образец и — подвергают его контролю.

Отпечатки сварных точек должны иметь круглую форму (допускается некоторая овальность), отпечатки шва — равномерную чеШуйчатость. Если требуется, глу­бину вмятины От электродов измеряют индикатором ча­сового типа. Нормальная глубина вмятины составляет 10—15% толщины деталей, а при сварке деталей нерав­ной толщины может увеличиваться до 25%. На поверх­ности точек и швов не должно быть выплесков метал­ла. Допустимы небольшие наружные выплески при шов­ной сварке деталей неравной толщины типа сильфонов с арматурой. При внешнем осмотре соединений рельеф­ной сварки контролируют заполнение выштампованного

Рис. 42. Приемы технологической пробы

углубления рельефа. По степени его заполнения метал­лом можно судить о качестве соединения.

‘Качество соединений ‘при подборе режима и в про­цессе сварки контролируют технологической ■ пробой (разрушением образцов), позволяющей установить при­мерные размеры литой зоны (если она имеется) и характер разрушения соединения. Технологическую пробу для образцов точечных, рельефных и шовных соединений обычно выполняют в тисках с помощью зу­била, молотка или специальных приспособлений (рис. 42). При этом разрушение соединения должно происходить по зоне термического влияния, основному (рис. 42, б—5) или литому металлу (при скручивании сварных точек, рис. 42, а, е).

При несквозном разрушении измеряют глубину. впа­дины или высоту выступающей части металла соедине­ния, и если она составляет не менее 30% толщины де­тали, то проплавление считается нормальным. Диаметр вырыва и ширина шва на разрушенных образцах долж­ны быть не менее минимальных размеров литой зоны (см. табл. 1, 2).-Следует отметить, что разрушение об­разцов соединений неравной толщины (при тонкой де­тали толщиной 0,1—0,5 мм) со сквозным вырывом еще не свидетельствует о наличии взаимной литой зоны, что может быть установлено только при металлографиче­ском исследовании. Диаметр литого ядра, а также на­личие выплесков, трещин и раковин можно определить

по излому после скручивания свар­ных точек. По техно­логической пробе можно также оце­нить степень пла­стичности сварного соединения (по углу поворота образца, хрупкому разруше­нию).

Технологическая проба образцов сты­ковой сварки при плоских заготовках проводится на изгиб (рис. 42,ж) до раз­рушения или на угол 180°. При раз­рушении осматрива­ют поверхность из­лома и сравнивают с эталоном. Трубчатые заготовки в месте стыка сплющивают ударами молотка или на прес­се. Сварные заготовки инструмента (быстрорежущая) сталь + углеродистая сталь.) контролируют путем уда­ра об угол массивной металлической плиты.

Металлографические исследования макроструктуры сварных соединений проводят на шлифах для определе­ния размеров литой зоны и выявления внутренних де­фектов. Для этой цели сварные образцы разрезают пер­пендикулярно по центру сварной точки (рис. 43, а) или поперек и вдоль шва (рис. 43, б).

Образцы из черных металлов удобно разрезать. аб­разивным отрезным кругом, а из легких и цветных сплавов — ножовкой или высокооборотными дисковыми пилами. При вырезке шлифов следует избегать сильно­го, нагрева и деформации металла. Шлифы обрабатыва­ют напильником и шлифуют шкуркой или на абразивном

круге с резиновой основой.

После шлифования на поверхность шлифа наносят раствор травителя и после выявления литой зоны сое­динения шлиф промывают водой и сушат. На получен­ном макрошлифе должна быть отчетливо видна грани­ца между литым и основным металлом. На продольном

и перекрытия шва

шлифе сварного шва должно быть видно перекрытие литых зон.

Диаметр литого ядра точек или ширину литой зоны шва d определяют на макрошлифах но линии соедине­ния (рис. 44, а). На образцах более двух свариваемых деталей d находят раздельно для каждой пары соеди­ненных деталей (рис. 44,6). Для соединения разноимен­ных металлов d определяют как наименьший диаметр литой зоны (рис. 44, в).

Проплавление А равно отношению расстояния от ли­нии соединения до границы литой зоны а на макрошли­фе к толщине детали б. Проплавление вычисляют для каждой детали, входящей в соединение:

А = ~~ 100%, Л = 100% .

Oj 02

Для большинства металлов А должно быть в пре­делах 20—90%. При подборе режима сварки на техно­логических образцах рекомендуется иметь Д=40-7-70%. При сварке деталей неравной толщины проплавление А каждой детали должно быть не менее 20% толщины тонкой детали. При сварке трех и более деталей нор­мальным является сквозное проплавление средних де­талей.

Величину перекрытия литых зон шва находят из вы­ражения (рис. 44, г)

Ь

В = 1 — —-— 100%,

где b — неперекрытая часть литой зоны (определяют на продольном макрошлифе в любом месте шва); I — дли­на последней литой зоны шва.

Перекрытие В герметичного сварного шва должно быть в пределах 25—50%. Если последняя..литая зона шва на шлифе отсутствует, то точно определить пере­крытие невозможно.

Размеры литой зоны сварных соединений на макро­шлифах устанавливают в заводской лаборатории (при отработке нового режима) с помощью микроскопа, а в цеховых условиях в процессе сварки узлов — с помощью лупы 10-кратного увеличения.

Высокая и стабильная прочность является основным показателем качества сварных соединений. Прочносгь соединений, полученных точечной, рельефной и шовной сваркой, зависит от размеров литой зоны, свойств ли­того металла и зоны термического влияния. Наибольшее влияние на прочность точечных соединений оказывает диаметр литого ядра. Прочность соединений шовной сварки на срез (разрыв) мало зависит от ширины ли­той зоны, так как уже начиная с ширины литой зоны, равной 50—60% рекомендуемой (см. табл. 1), соедине­ния разрушаются с разрывом основного металла в зоне термического влияния.

Для большинства металлов прочность соединений практически не зависит от жесткости режима сварки. Исключение составляют закаливающиеся стали, чувст­вительные к термическому циклу сварки. Прочность сое­динений, полученных без расплавления (Т-образная и е крест рельефная и стыковая сварка), существенно за­висит от режима сварки.

Прочность соединений определяют по результатам механических испытаний образцов на срез (разрыв) и реже на отрыв (точечные соединения) и ударную вяз­кость (соединения стыковой сварки). Образцы испыты­вают на специальных разрывных машинах в лаборатории механических испытаний. Образцы для испытаний то­чек на срез (5—10 образцов) выполняют одноточечны­ми шириной 15—40 мм и длиной 75—150 мм (каждая пластина) соответственно для металла толщиной 0,5— 4 мм. Образцы для испытаний сварных швов на срез шириной 15—30 мм вырезают из карт с длиной шва 250—300 мм.

При испытаниях на срез сварные точки разрушаются

как со срезом литого металла, так и с вырывом ядра (сквозным и несквозным) из основного металла. Со сквозным вырывом преимущественно разрушаются свар­ные точки на образцах пластичных металлов и малой толщины (0,3—0,8 мм). Однако четкого разграничения по характеру разрушения одноточечных образцов нет. Разрушение одноточечного образца по основному ме­таллу свидетельствует о недостаточной ширине образ­ца, и по нему нельзя судить о прочности точки. Образ­цы сварных швов при испытаниях на срез разрушаются только с разрывом по границе шва или по основному металлу. Срез шва свидетельствует о его малой ширине.

Для механических испытаний соединений стыковой сварки изготовляют стандартные образцы со стыком, расположенным в середине образца. Т-образные и крес­тообразные соединения рельефной сварки испытывают на разрыв в специальных приспособлениях.

Сварные соединения считают доброкачественными, если разрушающее усилие образцов не ниже минималь­но допустимого, которое устанавливают на 15—25% ниже средних показателей прочности (рис. 45). Механи­ческие испытания образцов обычно выполняют при от­работке режима сварки нового металла, а также перио­дически в процессе сварки для проверки стабильности работы сварочного оборудования.

В связи с тем, что в большинстве случаев контакт­ная сварка выполняется машиной автоматически, без вмешательства человека, качество соединений во мно­гом зависит от стабильности установленных парамет­ров режима сварки. В результате производственного опыта по контактной сварке допускаются следующие от­клонения’параметров режима (%):

Сила сварочного тока…………………………………………………………….. ±5

Длительность протекания тока ±5

Пауза между импульсами тока при шовной сварке ±5

Усилие:

сварочное…. … ±10

ковочное………………………………. ………………………………….. ±15

Большинство параметров режима сварки характери­зуется кратковременностью действия, а сварочный ток — несинусоидальной формой, поэтому измерение и конт­роль параметров часто не могут быть выполнены стан­дартной аппаратурой. Для этой цели разработаны и при­меняются специальные приборы.

Рис. 45. Средние разрушающие усилия на срез сварных точена

1—-алюминиевый сплав ДІ6Т; 2 — латунь Л62; 3 — ннзкоуглеродистая сталь 08кп; 4—коррозионно-стойкая сталь 12Х18Ш0Т; 5 — титановый

сплав ОТ4; 6 — жаропрочный сплав ХН77ТЮР (ЭИ437Б); 7—сталь ВНС2

Для измерения действующего значения тока (машин переменного тока) и его амплитудного значения (низ­кочастотных, конденсаторных и машин постоянного то­ка) используют прибор АСУ-1-м. Датчиком прибора (устройством, преобразовывающим ток в измеряемый сигнал) служит тороидальная катушка, которая наде­вается на токоведущую часть вторичного контура ма­шин (электрододержатель, консоль). Прибор АСУ-Ім позволяет измерять сварочные токи в пределах 2— 200 кА.

Для наблюдения и регистрации быстроизменяющих — ся электрических сигналов (пропорциональных пара­метрам процесса сварки) используют электронные и светолучевые (шлейфовые) осциллографы. При этом изменение во времени исследуемого сигнала изобража­ется в виде кривой, которая наблюдается на экране или записывается (регистрируется) на фотопленку или бумагу. Для наблюдения и регистрации параметров сварки применение находят электронные осциллографы С1-19Б и светолучевые осциллографы Н-102, Н-105 и Н-115. Осциллографы Н-105 и Н-155 записывают сиг­налы на специальной бумаге, не требующей мокрого проявления, что позволяет оперативно получать инфор­мацию об исследуемых’параметрах.

С помощью осциллографов наблюдают и записыва­ют кривые сварочного тока и усилия. Зная масштаб наблюдения или записи, молено определить длительность изменения и действия отдельных параметров режима, например длительность протекания сварочного тока или пауз при шовной сварке. Для контроля параметров процесса стыковой сварки применяют самопишущие приборы типа Н-320, в которых электрические сигналы

I FЭЛ

Рис. 46. Пружинные динамометры для измерения усилия электродов

регистрируются чернилами на бумаге. Осциллографы соединяются со сварочной машиной с помощью соответ­ствующих датчиков (преобразователей) сварочного тока, усилия и т. и.

Для измерения статических усилий в машинах кон­тактной сварки применяют динамометры различных ти­пов. Наиболее распространены пружинные динамометры (рис. 46). Измеряемое усилие ДЭл определяется упругой деформацией пружины в виде скобы 2, которая фиксиру­ется индикатором часового типа 4. Для измерения вмес­то электродов устанавливают вставки 1,3 с шариком, входящим в углубления скобы (рис. 46, а). В зависи­мости от точки приложения усилия (дальше или ближе к оси индикатора) изменяется диапазон измеряемых усилий. На шовных машинах вставки с шариками зак­репляются на роликах. Для измерения усилий на маши­нах с ограниченным подходом к электродам использу­ют малогабаритный динамометр (рис. 46, б). Деформа­ция скобы 2 передается шарику 6 (поджатому пружи­ной 5), который ‘перемещает ножку индикатора 4.

Каждый динамометр тарируют и составляют график, устанавливающий соответствие между показаниями ин­дикатора И уСИЛИеМ Кдл-

При измерении быстро нарастающих усилий, напри­мер ковочного усилия, во избежание поломки индикато­ра рекомендуется несколько раньше приложения уси­лия отвести вверх ножку индикатора и опустить ее пос­ле нарастания А л-

Для измерения скорости шовной сварки между роли­ками помещают полосу металла известной длины и фиксируют время ее перемещения.

Периодичность контроля параметров режима сварки зависит от степени ответственности сварных узлов, ти­па сварочного оборудования и характера производства (опытное, серийное).