Устаткування для зварювання під флюсом
Джерела зварювального струму. Для зварювання під флюсом застосовують джерела змінного і постійного струму з пологопадающих характеристикою. Використовують...Редуктори для стиснутих газів, рукави (шланги)
Редуктор служить для зниження тиску газу з балонного (або мережевого) до робочого і автоматичної підтримки робочого тиску постійної величини незалежно від тиску газу в балоні або мережі.
Мал. 1. Схема пристрою і роботи редуктора:
а - неробочий стан редуктора, б - робоче положення
Принцип дії всіх редукторів однаковий (рис. 1). Редуктор має дві камери: високого тиску і низького тиску. Камера безпосередньо повідомляється з балоном і тиск газу в ній дорівнює тиску газу в балоні...
Сутність зварювання в інертних газах
У інертними газами - аргоні, гелії і їх сумішах - зварюють нержавіючі стали, алюміній і його сплави, титан, нікель, мідь і їх сплави- Для зварювання міді использут також азот, який є по відношенню до неї інертним газом.Зварювання в інертних газах виконується як плавиться, так і плавиться.
Інертні гази не розчиняються в металі зварювальної ванни і не вступають в хімічну взаємодію з розплавленим металом і його оксидами, вони лише забезпечують захист дуги і розплавленого металу від газів навколишнього повітря.
Зварювання в інертних газах застосовується в тих випадках, коли інші зварювальні процеси не можуть дати достатньо високу якість зварних з'єднань.
...
Металургійні процеси при зварюванні
Хімічний склад металу шва. Хімічний склад металу шва і його властивості залежать від складу і частки участі в формуванні шва основного і електродного...Плазмова (плазмово-дугова) зварювання властивості плазми
В даний час доцільно з дугового зварювання виділити плазмову або плазмодугове зварювання, яка, поряд із загальними ознаками, має відмінності від дугового зварювання. У плазмовому зварюванні основним джерелом енергії для нагріву матеріалу служить...Короткі відомості про сталях
Сталипідрозділяють на вуглецеві і леговані. Вуглецевими називають сталі, що містять вуглецю 01-07%.Легованими називають сталі на основі заліза або нікелю і містять один або кілька легуючих елементів і вуглецю до 05%.
Вуглецеві сталі поставляються по ГОСТ 380-71 (вуглецева сталь звичайної якості), ГОСТ 1050-74 (вуглецева конструкційна якісна сталь), ГОСТ 5521-76 (сталь для суднобудування), ГОСТ 5520-69 (сталь для котлобудування), ГОСТ 6713-75 (сталь для мостобудування) і ін..
За основною структурі сталі підрозділяються на класи: перлітний, бейнітний, мартенситний, феритний, аустенітний і карбідний.
Машинобудівна сталь в більшості випадків відноситься до перлітного класу, сталь з особливими властивостями - до аустенит-ному, мартенситному або феритної клас.
Вуглецева сталь звичайної якості ( ГОСТ 380-71) підрозділяється на три групи: А - поставляється за механічними властивостями, Б - за хімічним складом і В - за механічними властивостями і хімічним складом.
Згідно будівельним нормам і правилам виготовлення зварних виробів повинно проводитися з сталей групи В. Сталь групи В має шість марок в залежності від хімічного складу і механічних властивостей, ступеня розкислення і номери категорії стали.
Як правило, для зварних конструкцій застосовують сталь марок ВСт2 і ВСтЗ всіх ступенів розкислення і всіх номерів категорій. Розшифровка стали за назвою марки наступна: ВСтЗспЗ - сталь групи В марки 3 спокійна (по раскислению), 3-ї категорії; ВСтЗГпс4 - сталь групи В марки 3 з підвищеним вмістом марганцю, полуспокойная, 4-ї категорії; ВСтЗкп - сталь групи В марки 3 кипляча, 1-ї категорії.
Згідно ГОСТ 5521-76 марки вуглецевої конструкційної сталі позначаються: 081015 20 і т. Д., Де цифри показують середній вміст вуглецю в стали в сотих частках відсотка.
Вуглецева сталь, що йде на зварні вироби, розділяється на низкоуглеродистую, середньовуглецеву ...
Підготовка деталей перед зварюванням і пайкою
Дуже важливою частиною технологічного процесу виготовлення зварних або паяних вузлів є заготівельні роботи.Для зварних виробів у конструкціях літальних апаратів в основному використовуються деталі, отримані у вигляді заготовок з листа, труб або профілів, часто йдуть в масових кількостях.
заготівельні роботи можна розділити на два основних види: розкрій і формоутворення.
Розкрій займає приблизно 10% всього обсягу заготівельних робіт і формоутворення - 90%, при цьому більше половини пов'язане з формоутворенням деталей з листа.
Якість і способи виконання заготівельних робіт дуже впливають на якість і на кошти виконання наступних операцій зварюванням або паянням, в значній мірі визначають можливість використання спеціалізованої оснастки і засобів автоматизації, а отже, визначають можливість скорочення циклу виробництва і підвищення якості виробів. Тому технолог по заготівельним процесам повинен добре знати специфіку зварювання і пайки і які з неї вимоги до заготовок.
Поверхня деталей, отриманих після заготівельних операцій, особливо після операцій, пов'язаних з формоутворенням, має на собі сліди різних забруднень: масло, фарби, окалина, окисні плівки. Подібні забруднення поверхні деталей, що з'єднуються тягнуть за собою забруднення і зниження якості металу шва, незадовільне формування шва при зварюванні плавленням, зниження стійкості процесу і поява прожогов і виплеск при контактному зварюванні, погане розтікання припоїв і різні дефекти з'єднань при пайку.
Тому для отримання якісного зварного або паяного з'єднання необхідно провести перед зварюванням або паянням спеціальну підготовку поверхні деталей, що входять в вузли, або місць з'єднань. Особливо це істотно при таких способах з'єднання, при яких виключена можливість проведення інтенсивної металургійної обробки металу ванни, т. Е. При точкової і роликового зварювання, зварювання плавленням в захисних газах, безфлю-совою пайку і т. П. Така підготовка в основному полягає в очищенню деталі від забруднень, видалення окалини та поверхневих окисних плівок. При підготовці деталей під пайку, крім того, передбачається створення більш сприятливого мікрорельєфу поверхні, нанесення спеціальних покриттів і ін. Операцій, про що буде сказано нижче.
У загальному вигляді підготовка поверхні місць з'єднання полягає у видаленні з поверхні забруднень, жирових речовин і окисних плівок.
Для знежирення деталі обробляють в спеціальних ваннах з розчинами лугів різного складу, що видаляють жири і масла. Під дією лугів відбувається омилення жирів і їх перехід в розчин. Мінеральні масла з лужними розчинами утворюють легко віддільні від поверхні металу емульсії. Ні-обмилюють жирові плівки видаляються за допомогою органічних розчинників: бензину, трихлоретилена, чотирихлористого вуглецю, дихлоретан та ін. В деяких випадках для цих цілей можуть бути використані і такі процеси, як обробка в ваннах із застосуванням ультразвукових коливань, особливо для невеликих деталей і деталей складної форми, електролітичне знежирення і ін.
Оксидні плівки видаляються або механічним шляхом (металевими щітками, обдування піском, дробом і т. П.), Або хімічним шляхом - травленням.
Спосіб видалення оксидної плівки в першу чергу визначається типом виробництва і конструкцією деталей, що з'єднуються. При великому обсязі продукції, що випускається слід надавати перевагу травлення і піскоструминну обробку.
У масовому і великосерійному виробництві травлення є більш продуктивним процесом, ніж механічна зачистка поверхні. Недолік його полягає в можливості перетравлі-вання поверхні металу і в складності роботи з травильними розчинами. Цей метод заснований на здатності кислот і лугів розчиняти оксиди деяких металів. Для цієї мети зазвичай застосовуються водні розчини таких кислот, як сірчана, азотна, соляна, фтористоводнева, ортофос-Форн, плавикова і їх суміші, водні розчини лугів, а також газові травители.
Поверхня металів, отримана при травленні, у багатьох випадках має більш сприятливий характер для подальшої зварюванням або паянням, ніж поверхня після механічної зачистки.
Для травлення деталей потрібне окреме приміщення, обладнане ваннами, завантажувальними пристроями, сушильними шафами, вентиляцією і стоками для рідин.
Застосовуються два основних способи хімічної очистки: ний - зануренням - і струменевий. Приклад організації ділянки за першим способом наведено на рис. 1. Оброблювані деталі встановлюються у вертикальному положенні, витримуються в кожній ванні певний час, а потім переносяться в наступну ванну до повного завершення циклу.
При струменевому способі обробки пропесс йде значно інтенсивніше, ніж при обробці методом занурення. Струменевий метод дозволяє організувати найбільш продуктивні і механізовані лінії хімічної очистки.
Піскоструминному очищенню деталей від окалини та поверхневих оксидів є вельми універсальним і продуктивним способом, але не відповідає сучасним вимогам промислової санітарії та техніки безпеки, так як при цьому виділяється
Мал. 1. План ділянки хімічної очистки з використанням ванного способу:
1 - стелажі для зберігання деталей, 2 - стелаж для попереднього очищення поверхні деталей, 3 - ванна знежирення, 4 - ванна промивання гарячою водою, 5 - ванна промивання у холодній воді, 6 - ванна травлення в азотній кислоті. 7 - ванна травлення в розчині їдкого натру, 8 - ванни травлення і пассивирования, 9 - сушильна камера, 10 - установка для контролю електричного опору, 11 - монорельси.
велика кількість кварцового пилу. Тому її замінюють менш шкідливими способами.
Останнім часом все більш широке застосування починає знаходити очищення деталей обдувом металевим піском, які добувають з чавунною дробу. Цей спосіб може використовуватися для різних марок матеріалів, крім алюмінієвих і магнієвих сплавів, для нержавіючих сталей аустенітного класу, жароміцних сталей і сплавів. При цьому відсутнє забруднення повітря. Металевий пісок зараз проводиться в промислових масштабах.
Мал. 2. Схема безперервної потокової лінії хімічної очистки струменевим методом:
...
Режими різання
Основні показники режиму різання - це тиск ріжучого кисню і швидкість різання, які залежать (для даного хімічного складу стали) від товщини розрізає...Пристосування для зварювання
Пристосування для зварювання, крім елементів фіксування і закріплення вузла, мають спеціальні додаткові пристрої для зварювання тим чи іншим методом...Холодна і пресова зварювання
Холодне зварювання виконується без застосування нагріву, одним додатком тиску, що створює значну пластичну деформацію; метал на всьому протязі процесу зварювання залишається холодним. Принципова можливість холодної зварювання металів відома...Різаки для різання стали великої товщини
За допомогою універсальних інжекторних різаків «Факел» і «Ракета-1» можна різати сталь товщиною до 300 мм, при цьому зі збільшенням товщини розрізає стали необхідно збільшувати тиск ріжучого кисню. При різанні стали товщиною 300 мм тиск кисню підвищують до 12-14 ат. Отже, можна припустити, що для різання листів товщиною більше...Наплавлення валиків
Наплавлення валиків проводиться для відновлення зношеного металу деталей механізмів і машин. Отримання рівною наплавленої поверхні досягається, коли...Мікроструктура металу зони термічного впливу
У зоні термічного впливу зварного з'єднання з низьковуглецевої сталі розрізняють ділянки: неповного розплавлення, перегріву, повної перекристалізації або нормалізації, неповної перекристалізації, рекристалізації і сінеломкость.
Мал. 1. Зони зварного з'єднання:
1 - шов при зварюванні плавленням, 2 - зона сплаву, 3 - зона термічного впливу, 4 - основний метал
Ділянка неповного розплавлення - перехідний від наплавленого металу до металу деталі, що зварюється. Ширина цієї ділянки дуже мала, вона вимірюється мікронами, але його роль в зварному з'єднанні дуже важлива. Тут відбувається сплавом, т. Е. Освіту металевої зв'язку між металом шва і свариваемой деталлю. Якщо між зернами є плівка окислів або обложених газів, то в цьому місці не відбудеться міцної металевої зв'язку і цим можна пояснити утворення тріщин в зоні сплаву.
Ділянка перегріву знаходиться в межах температур нагрівання металу 1100-1450 ° С і характеризується значним зростанням зерна. Поверхня перегрітих зерен може перевищувати поверхню початкових зерен в 16 разів при ацетилено-кисневої і в 12 разів при дугового зварювання. Перегрів знижує механічні властивості стали, головним чином пластичність і опір ударним навантаженням. Ці властивості тим нижче, чим більше зерна і ширше ділянку перегріву. Перегрітий метал є найслабшим місцем в зварному з'єднанні, тому тут найчастіше воно і руйнується.
У міру віддалення від шва температура металу знижується. В межах температур 900-1100 ° С знаходиться ділянка повної перекристалізації або нормалізації з дрібнозернистою структурою. Дрібнозерниста сталь в інтервалі температур від -40 до +200 ° С має високу міцність і пластичністю, більшою, ніж основний метал.
При температурах нагріву 720-900 ° С відбувається неповна перекристалізація:...
Контроль готового виробу
Оцінка якості виконання зварюванням або паянням на готовому виробі здійснюється за такими ознаками:а) за наявності зовнішніх дефектів;
б) за наявністю внутрішніх дефектів.
Зовнішні дефекти контролюються зовнішнім оглядом неозброєним оком або за допомогою луп і інших пристроїв. У деяких випадках для виявлення найдрібніших поверхневих дефектів використовуються такі спеціальні методи дефектоскопії, як метод проникаючих фарб і ін.
Зовнішньому огляду піддаються всі 100% деталей і виробів. Місця з'єднань (шви, спаи) проглядаються до і після очищення. Для контролю зовнішнім оглядом широко використовуються еталони, т. Е. Вузли, в яких шви зварені відповідно до вимог технічних умов. Для контролю розмірів швів застосовуються спеціальні та універсальні шаблони.
Для виявлення внутрішніх дефектів використовуються різні методи дефектоскопії, пневмо- і гідровипробування, механічні, статичні і динамічні випробування.
Контроль без руйнування, що дозволяє виявляти дефекти в матеріалі деталей або готових вузлів, застосовується як на заводах-виробниках, так і при експлуатації виробів.
розвиток фізики в останні роки відкрило великі можливості створення ефективних методів дефектоскопії, що дозволяють перевірити без руйнування якість зварних і паяних з'єднань в відповідальних конструкціях. Такі методи контролю, засновані на використанні ультразвуку, магнітного поля, рентгено-та гамма-променів і т. П., Що застосовуються в залежності від типу конструкції, поставлених вимог і ряду інших чинників.
Мал. 0. Електромагнітний дефектоскоп МД-138
Деякі моделі такий контрольної апаратури, область їх використання і технологічні можливості представлені на рис. 0 - 4.
Електромагнітні методи дефектоскопії служать для контролю феромагнітних матеріалів. Найчастіше ці методи контролю застосовуються для вузлів і деталей компактної форми - балок, кронштейнів, циліндрів, штоків і т. п. Установка для контролю складається з перемагничиваемом-щей котушки, двох магніто-проводів і двох полюсних щіток, що контактують з перевіряється деталлю. Один з дефектоскопов показаний на рис. 0.
Флюоресцирующие суспензії і фарбують речовини застосовують для контролю такйх вузлів, які важко або неможливо перевірити за допомогою магнітного, ультразвукового або рентгенографічного методів контролю.
Мал. 1. Люмінесцентний дефектоскоп ЛД-2
Окрашивающие і флюоресцирующие речовини або представляють собою готову емульсію, або вимагають застосування емульгаторів. Як люмінесцирующего речовини застосовується розчин Нормоліт з лігроїном або гасом (в пропорції 1: 3). Огляд вироби ведеться при ультрафіолетовому опроміненні. Як фарбувального речовини використовується розчин кольорового анілінового барвника (судан). Такий метод контролю відрізняється виключно високою роздільною здатністю. Випускаються установки типу ЛД-277ДМК-3 (рис. 1).
Ультразвукова дефектоскопія є одним з найбільш перспективних методів контролю без руйнування. Більш широко використовуються дефектоскопи, що працюють за принципом прийому і відповідного перетворення відбитого імпульсу ультразвукових коливань. Принципова схема такого контролю з використанням призматичних шукачів представлена на рис. 2.
Принцип відображення променя і принцип загасання ультразвукової енергії дозволяють виявляти дефекти дуже малих розмірів. Один з вітчизняних ультразвукових дефектоскопів показаний на рис. 3.
В даний час в авіаційній промисловості все ширше починає застосовуватися акустичний імпедансної метод дефектоскопії, заснований на вимірі механічного опору в даній точці поверхні виробу. Метод є досить ефективним засобом виявлення ділянок з відсутністю зчеплення між обшивкою і іншими елементами багатошарових клеєних і паяних конструкцій з найрізноманітніших матеріалів. У схему акустичного імпедансного дефектоскопа ІКС (Рис. 4) включені датчик, генератор звукової частоти, підсилювач, релейне граничний пристрій і джерело живлення. При роботі наконечник датчика притискається до обшивки вироби. У місці непропая знижується жорсткість обшивки і збільшуються її коливання; це вловлюється датчиком. При наявності дефекту загоряється розташована в датчику сигнальна лампа. Продуктивність приладу залежить від величини допускається дефекту. При величині його в межах майданчика діаметром 2 см продуктивність складає близько 10 м2 поверхні виробу в годину. Дефектоскоп призначений для контролю як на виробництві, так і в процесі експлуатації і ремонту, коли контрольовані ділянки важкодоступні.
Мал. 2. Схема контролю зварних з'єднань ультразвуком:
а - прямим променем, б, в - відбитим променем, 1 - призма шукача, 2 - п'єзоелемент, 3 - напрям поширення пучка ультразвукових коливань, 4 - виріб, 5 - дефект
Мал. 3. Ультразвуковий дефектоскоп УЗД -7Е.
Рентгенографічні методи контролю без руйнування використовуються на додаток до інших основних методів в залежності від властивостей контрольованого вузла. Чим складніше форма вузла, зварного або паяного, тим більше переваг має рентгенографічний метод контролю в порівнянні з іншими. Можливості контролю просвічуванням значно розширюються з використанням джерел гамма випромінювання (рис. 5). Контроль просвічуванням широко використовується для паяних виробів.
При контролі клеесварних панелей просвічуванням для отримання більш чітких результатів в клей додаються іноді порошки металів, що збільшують поглинання (Pb, Nb, або Мо).
В даний час у вітчизняній і зарубіжній промисловості ведуться великі роботи по механізації і автоматизації цього способу контролю. При цьому в першу чергу використовується спосіб візуального просвічування із застосуванням електронно-оп-тичних перетворювачів, а також із зображенням об'єкта через оптичні лінзи чи на екрані телевізора.
Схема просвічування із застосуванням електронно-оптичного перетворювача приведена на рис. 6.
Мал. 4. Схема акустичного імпедансного дефектоскопа ІКС :. 1 - перевіряється з'єднання, 2 - динамометрический п'єзоелемент датчика, 3 - випромінює п'єзоелемент датчика, 4 - відображає маса датчика, 5 - сигнальна лампа, 6 - звуковий генератор, 7 - релейне пристрій, 8 - вихідний стрілочний індикатор, 9 - підсилювач
Мал. 5. Гамма-установка ГУП -А-2М
При такому методі на екрані спостереження відразу ж визначається наявність і характер дефектів в з'єднанні. Роботи, проведені в цьому напрямку, показали, що ці нові пристрої для рентгеноскопії збільшують продуктивність контролю в 10 - 20 разів у порівнянні з фотометодом. Однак чутливість і роздільна здатність його кілька В менше.
Вітчизняною промисловістю випускається установка КС-1 з використанням рентгенівської установки РУМ -4.
При створенні герметичних конструкцій виключно велике значення має щільність одержуваних зварних або паяних з'єднань. У зв'язку з цим дуже важливий і широко застосовується контроль герметичності конструкцій.
Випробування герметичності конструкцій можна розділити на три основні категорії:
1) випробування конструкцій в процесі проектування нових виробів;
2) випробування перших дослідних зразків нових виробів;
3) випробування серійних виробів.
Випробування конструкцій в процесі проектування нових виробів проводяться на зразках за спеціально розробленими програмами, максимально наближає умови випробувань до експлуатаційних. В процесі проектування герметичних агрегатів в більшості випадків проводяться випробування герметичності експериментальних моделей відсіків, а нерідко і спеціально виготовлених натурних зразків в умовах, близьких до експлуатаційних, з повторних навантаженнях при різних температурах. Як один із прикладів можна привести програму випробувань натурних паливних відсіків при створенні винищувача F - 8U ( США ) *.
1. Циклічне навантаження відсіку надлишковим тиском палива в кількості 250 циклів при температурах від - 54 ° до +93 ° С.
2. Вібраційні випробування протягом 25 годину при надмірному тиску палива.
3. 1000 циклів изгибающих навантажень при граничному навантаженні, що діє на відсік, з циклічним зміною надлишкового Тиску.
Подібні випробування дозволяють створювати конструкції з високим ступенем надійності.
випробування герметизованих конструкцій в серійному виробництві мають основною метою реєстрацію наявності чи відсутності течі, відшукання місць течі зовні і всередині агрегатів. Іноді це представляє дуже серйозну задачу. У зв'язку з цим у вітчизняній і зарубіжній практиці використовується безліч різних способів виявлення нещільності в зварних і паяних з'єднаннях. Зазвичай першим етапом такої перевірки більшості герметизованих конструкцій (паливні баки, відсіки і т. П.) Літальних апаратів є випробування надлишковим тиском повітря або рідини. Місця течі при цьому часто визначаються за допомогою мильної плівки, що наноситься на зовнішню поверхню виробу.
Наприклад, фірма Martin використовувала її при попередніх випробуваннях на герметичність зварних корпусів ракети «Авангард». Таким способом можна визначити течі величиною до 3 • 10 ~ 3 мм рт. ст. л /хв або 15 • 10 ~ 3 ат-л /год.
Фірма Douglas замінює мильну плівку плівкою зі спеціальної пластмаси. Утворені в місцях течі бульбашки, лопаючись, залишають добре помітні сліди.
Аналогічним чином місця течі встановлюються при подачі стисненого повітря або газу в перевіряється агрегат, занурений у воду. В цьому випадку визначаються течі величиною до 1 • Ю-2 мм рт. ст. л /хв або 5 • 10-2 ат-л /год.
Фірма Grumman ( США ) З успіхом використовує хімічний метод випробувань. Зварні або паяні шви зовні покриваються тканинними стрічками, просоченими фенолфталеїном, а випробуваний агрегат заповнюється парами аміаку під тиском 021 ат. У місцях витоку парів аміаку фенолфталеин через 1 хв набуває рожеве забарвлення.
Аналогічний спосіб широко використовується і у Франції, де фірмою Sud-Marine розроблена спеціальна пересувна установка.
Метод контролю з використанням гелію має високу чутливість. Нещільності, що дають витік гелію Ю-3 мк рт. ст. л! сек виявляються менш, ніж за 5 хв. Витримка до 12 години дозволяє визначати місце розташування нещільностей з витоком гелію Ю-4 - 5 Ю-5 мк рт. ст. л /сек. Висока роздільна здатність методу дозволяє часто виключити застосування складних електронних галоїдних і массоспектрометріческіх тече-шукачів, які потребують висококваліфікованого обслуговування.
Деякий застосування знаходить також гідровипробування герметичних конструкцій. Так, фірма Rocketdyne Ford проводила такі випробування паливних відсіків снаряда «Редстоун».
Широке поширення отримує спосіб випробування герметичних агрегатів літальних апаратів (особливо паливних відсіків) надлишковим тиском гасу, що володіє виключно високою проникаючу здатність. Для цього місця з'єднань зовні попередньо фарбуються крейдяним розчином. До гасу іноді додаються барвники. Однак при цьому способі виникають труднощі у видаленні гасу з нещільності після випробування.
У США застосовується також метод контролю з флюоресцирующими речовинами, розчиненими у воді, що заповнює випробовуваний герметичний агрегат. У процесі перевірки випробувані виріб висвітлюється ультрафіолетовими променями. Такий метод, за даними фірми Rocketdyne дозволяє виявляти практично всі течі.
В останні роки за кордоном набули широкого поширення різні електронні течєїськателі, що працюють за принципом термоіонного ефекту. У США , Наприклад, використовується спеціальний прилад «Колометр», самописець падіння тиску, в який перед випробуванням заливається чотирихлористий вуглець. Останній швидко випаровується, і повітря разом з парами надходить в випробувальну установку. Проникаюча здатність суміші дуже висока. У випробувальному відсіку протягом 15 хв підтримується певний тиск. Якщо відсік герметичний, самописець записує діаграму у вигляді кола; якщо є падіння тиску у відсіку, то діаграма відхиляється від кола, (фірма General Electric). Цей метод дозволяє реєструвати течі величиною в 03 г газу в рік.
В Англії використовується спеціальний електронний течеискатель, реєструючий наявність в повітрі дуже малих кількостей парів галоїдних сполук, що проникають з об'єкта випробування.
До цієї групи методів належать також широко застосовуються способи виявлення течі, засновані на використанні досить високу проникаючу здатність таких газів, як фреон і гелій. На цьому принципі засновані гелієві течєїськателі ПТІ -6. ПТІ -4А (Рис. 7). Чутливість їх при використанні гелію становить 5 • 10 ~ 6 мк рт. ст. л /сек.
Щоб забезпечити абсолютну надійність роботи всіх систем в польоті, все більша кількість агрегатів випробовується в умовах, близьких до польотних або однакових з ними. З цієї цілий ^ ю широко застосовуються міцності гідравлічні і вібраційні випробування.
Гідравлічні випробування зазвичай проводяться для виробів, що працюють під високим тиском (елементи шасі, судини, балони і т. П.), Під тиском в 15 рази більшим, ніж робоче. Випробування проводяться на спеціальних стендах. Схема поста гідравлічних випробувань під високим тиском наведена на рис. 68. Для повної безпеки випробуваний агрегат поміщається в спеціальну броньовану камеру. Тому стенд складається з двох частин - пульта управління і броньованої камери. Про герметичності судять по стійкості стрілки манометра за час, що визначене в технічних умовах. Після гідравлічних випробувань одним з описаних способів відшукують місце виявлених течі.
Метою вібраційних випробувань є встановлення ділянок конструкцій, в яких робочі режими можуть викликати місцеві руйнування або утворення несплошностей, поява течі і т. П..
Мал. 7. Схема гелиевого течеискателя типу ПТІ -4А:. 1 - система відкачування, 2 - трубопровід, 3 - балон з гелієм, 4 - струмінь гелію, 5 - перевіряється відсік, 6 - корпус, 7 - дросельний кран, 8911 - насосно-вакуумне обладнання, 10 - електровимірювальна схема, 12 - масо-спектрометр, 13 - контрольний прилад, 14 - звуковий сигнал
Вібраційні випробування проводяться на вібростендах, в яких випробовується виріб закріплюється аналогічно кріпленню його безпосередньо на літальному апараті. Схема вібростенда з ексцентричною обертається масою для випробування паливних баків приведена на рис. 9.
Режими випробувань встановлюються спеціальними технічними умовами. Наприклад, для паливних баків амплітуда коливань береться рівною 05 мм, частотою 1800 - 2000 кол /хв, тривалість випробування 30 хв. Баки випробовуються в заповненому стані.
Для вузлів реактивних двигунів частота коливань береться близько 3000 кол /хв, амплітуда - 02 мм.
Ці режими можуть змінюватися в залежності від типу конструкцій, умов експлуатації і ряду інших факторів, що визначаються в кожному конкретному випадку.
Після проведення вібраційних випробувань, як правило, вузли знову піддаються випробуванням на герметичність.
Розглянуті методи контролю зварних або паяних вузлів відносяться до неразрушающим. Поряд з цим застосовуються і методи контролю з руйнуванням вироби. В ході таких випробувань встановлюється здатність вузла витримувати задані розрахункові навантаження і визначаються руйнівні навантаження, т. Е. Фактичний запас міцності. При цьому перевіряється правильність конструктивної форми вироби, конструкції і місць розташування з'єднань і т. П. При випробуваннях вузлів з руйнуванням схема наван-вання повинна якомога більше відповідати умовам роботи вироби.
Мал. 8. Схема установки для гідравлічних випробувань зварних вузлів:
1 - випробуваний вузол, 2 - броньовий стінка, 3 - «контрольний манометр, 4 - горловина для заливання системи, 5 - компресор
Мал. 9. Схема стенду для вібраційних випробувань паливних баків:
1 - паливний бак, 2 - платформа стенду. 3 - демпфери, 4 - вібратор, 5 - вузли кріплення бака
Кількість виробів, що піддаються випробуванням з руйнуванням, встановлюється технічними умовами і залежить від ступеня відповідальності вузлів, системи організації виробництва і ступеня його механізації.
В цілому правильно організований всебічний контроль на всіх етапах технологічного процесу виготовлення зварних і паяних вузлів є одним з вирішальних умов підвищення надійності та експлуатаційної довговічності літальних апаратів.
...
Пайка із загальним нагріванням
Пайка із загальним нагріванням здійснюється одним з наступних основних способів: зануренням в рідке середовище, розігріту до відповідної температури; в печах з певною газовим середовищем; в вакуумі. Більш широко застосовується пайка в електричних печах найрізноманітніших конструкцій і призначень.Найбільше застосування нагрів в печах знаходить при пайку високотемпературними припоями - міддю, мідними сплавами, срібними, нікелевими і ін., але він може успішно застосовуватися і при пайку легкоплавкими припоями, а також при пайку алюмінію і його сплавів. Нагрівання в печах має низку переваг в порівнянні з іншими методами:
- Рівномірність нагріву, можливість точного регулювання і контролю температури і часу витримки;
- Відносна легкість механізації і автоматизації процесу;
- Висока економічність за умови безперервної роботи; можливість забезпечення стабільної якості паяних з'єднань.
Особливо економічно вигідно і технічно доцільно застосовувати нагрівання в печах при масової пайку дрібних деталей (при цьому в ряді випадків пайка поєднується з термічною обробкою) і при пайку виробів складних форм з великим числом важкодоступних сполук.
Максимальний нагрів, який забезпечувався б піччю в основному визначається типом використовуваних нагрівачів. У печах з температурою нагріву до 1100 ° С зазвичай застосовуються металеві нагрівальні елементи з жаростійких і жароміцних сплавів; деякі спеціальні сплави забезпечують нагрів до 1200 ° С. Але досягти більш високих температур нагрівання за допомогою таких нагрівачів практично не вдається навіть при застосуванні захисної атмосфери в зв'язку з порівняно низькою температурою плавлення цих сплавів. Застосування керамічних (сілітових і карборундових) нагрівачів забезпечує нагрів до температури 1300 ° С.
Температуру нагрівання до 1600 - 2500 ° С дають нагрівачі з тугоплавких металів - молібдену і вольфраму. Однак при цьому необхідний захист нагрівача, так як зазначені матеріали при нагріванні на повітрі швидко окислюються і руйнуються.
Останнім часом розроблені і застосовуються високотемпературні нагрівачі з дисилицида молібдену (MoSi2) для температур до 1600 ° С при нагріванні на повітрі. Розроблено також новий тип нагрівача, що представляє собою молібденовий стрижень, покритий шаром дисилицида бору і жаростійкої емалі і витримує на повітрі 1900 ° С протягом 15 год.
Нагрівання деталей в печах під пайку можна виробляти в різних середовищах:
- У звичайній повітряній атмосфері;
- В відновлювальної атмосфері;
- В захисній атмосфері інертного газу;
- У вакуумі.
Нагрівання в печах з повітряною атмосферою застосовується в основному при низьких температурах. Пайка в печах на повітрі при високих температурах призводить до сильного окислення виробів. Подальше очищення їх від окалини і залишків флюсів є вельми трудомісткою операцією.
При пайку в відновної середовищі деталей з конструкційних сталей і деяких інших матеріалів немає потреби застосовувати флюси, що значно спрощує технологію всього процесу. Тому пайка в відновної середовищі є прогресивним способом і широко застосовується в промисловості. Така пайка дає з'єднання з високою міцністю, оберігає з'єднуються деталі від окислення і зневуглецювання і забезпечує високу продуктивність.
Як відновлювальної атмосфери зазвичай застосовують чистий водень і газові суміші, що містять водень або окис вуглецю. Відновні властивості таких газових сумішей визначаються концентрацією цих складових, а також ступенем очищення від парів води, вуглекислого газу та кисню.
При виборі газового середовища необхідно керуватися такими міркуваннями:
1. Відновлювальні властивості газового середовища повинні бути тим-болине, ніж хімічно міцніше оксид, що покриває основний метал і припій.
2. Зі збільшенням вмісту водню в газовому середовищі зростає її вибухонебезпечність. Найбільшою вибухонебезпекою володіє чистий водень, значно менш небезпечний дисоційованому аміак і, нарешті, практично безпечний продукт часткового спалювання диссоциированного аміаку.
У випадках, коли застосування досить високоактивної газового середовища неможливо або недоцільно для даного паяється й зварювання, можна поєднувати газове середовище з застосуванням флюсу.
Найважливішою характеристикою газового середовища, що обумовлює її відновну здатність, є вміст у ній вологи. Зміст вологи зазвичай характеризується точкою роси, т. Е. Температурою, при якій дана газове середовище виявляється насиченою водяною парою. Чим суші газ, тим нижче температура точки роси, тим більше придатна дана середу для цілей пайки. Пайка в газових відновлювальних середовищах проводиться в спеціальних печах з подачею робочого газу безпосередньо в робочий простір. Подібні печі часто забезпечуються конвеєром для безперервного або періодичного переміщення паяються деталей.
На рис. 1 показана схема печі конвеєрного типу КП-60 для пайки в відновної середовищі. Піч має дві камери - нагрівання та охолодження. У камері нагріву є дві самостійно нагріваються зони: одна з температурою 800 - 850 ° С, а інша з температурою 1125 - 1150 ° С. Довжина робочої камери 3150 мм. Піч герметизирована, за винятком щілини для проходу стрічки транспортера, де передбачена завіса палаючим газом. Камера охолодження виконана з п'яти окремих секцій. Робочою частиною конвеєра є стрічка шириною 300 мм з жаростійкої дроту, сплетеної у вигляді сітки. Продуктивність такої печі становить 40 кг /год паяються виробів. Максимальні розміри виробів 400X350 мм. Для виробів з максимальним перетином 200X350 мм знайшли застосування печі типу ОКБ -147 З крокуючим подом. Максимальна температура такої печі теж 1150 ° С і продуктивність до 60 кг /год. При відсутності таких печей пайка виконується в спеціальних герметичних контейнерах з нагріванням до заданої температури в звичайних печах. Контейнери застосовуються також для пайки металів, покритих плівкою важковідновлюємих окислів, так як в них легше уникнути забруднення газу повітрям і вологою.
Мал. 1. Схема електричної конвеєрної печі для пайки в відновної середовищі:
1 - зона пайки, 2 - завантажувальний тамбур, 3 - сітка конвеєра, 4 - отвори для подачі газу, 5 - склепінні нагрівачі, 6 - бічні нагрівачі, 7 - корпус зони охолодження, 8 - зона охолодження, 9 - розвантажувальний тамбур, 10 - азбестові фіранки
Трехфторістий бор часто використовується як добавка до газовому середовищі при пайку в атмосфері інертних газів, виконуючи при цьому роль газоподібного флюсу. В цьому випадку трехфторістий бор в суміші з захисним газом подається в контейнер протягом всього періоду нагріву, витримки при пайку і охолодження до заданої температури.
До числа прогресивних способів пайки слід віднести пайку у вакуумі. Переваги її полягають в порівняльній простоті управління процесом, в можливості отримання високоякісних з'єднань на багатьох труднопаяемих металах і сплавах і у високій універсальності. Цей спосіб може забезпечувати досить високу швидкість (особливо при пайку невеликих виробів) і безпеку процесу. В даний час створено ряд швидкісних вакуумних установок.
Сенс застосування вакууму при пайку полягає в достигаемом при цьому різке зниження парціального тиску кисню та інших активних газів, що дозволяє практично повністю уникнути окислення основного металу і припою, а в ряді випадків викликати руйнування наявних окислів. До того ж слід враховувати, що при пайку у вакуумі високотемпературними припоями має місце випаровування окислів з основного металу, що також сприяє отриманню якісних паяних з'єднань.
При пайку в вакуумі слід уникати застосування сплавів, що містять метали з високою пружністю парів (наприклад, кадмій, цинк), які при високих температурах будуть інтенсивно випаровуватися.
Залежно від типу паяються матеріалів створюється вакуум з різним ступенем розрідження, для чого використовується відповідне вакуумне обладнання. Важливу роль в таких вакуумних системах відіграє правильний вибір вакуумних насосів.
При пайку металів і сплавів, на поверхні яких утворюються міцні оксиди, потрібно відповідно зниження залишкового тиску до 10-4 - 10-5 мм рт. ст. Це вимагає застосування більш складної апаратури, і в вакуумну систему послідовно з ротаційними додатково вводяться парострумінні дифузійні насоси. Для таких насосів використовуються масла, що володіють тиском насичених парів порядку ICh6 мм рт. ст., наприклад, масло марки Д-1А, широко застосовується у вітчизняній вакуумній техніці. Дифузійний насос до системи підключається через спеціальний вакуумний затвор, складаючи з ним єдиний вакуумний агрегат.
Механічні насоси ВН-461М, РВН -20 ВН-2М і вакуумні агрегати ВА-01-1 і ВА-05-1 використовуються в порівняно невеликих установках (лабораторного типу або дрібних виробничих). Насоси типу ВН-1 мг і агрегати ВА-5-4 і ВА-8-4 знаходять застосування в великих лабораторних і середніх виробничих установках.
Для досить швидкої і економічною відкачування необхідно правильно підбирати продуктивність насосів і розміри трубопроводу вакуумної системи.
Зниження парціального тиску кисню в навколишній атмосфері досягається також при пайку в інертному газі - зазвичай аргоні. Якщо порівняти з парціальному тиску кисню атмосферу аргону, що містить 0005% кисню, і вакуум, то виявиться, що відповідне парціальний тиск кисню виходить в вакуумі при залишковому тиску приблизно 210-1 мм рт. .ст. Для отримання більш чистого середовища необхідне додаткове очищення аргону від кисню, азоту, а також осушення від вологи. Системи подачі та очищення аргону при пайку аналогічні системам, що застосовується при зварюванні. Слід мати на увазі, що часто, навіть в тих випадках, коли пайка ведеться в атмосфері інертного газу, в робочому просторі перед заповненням аргоном попередньо створюється вакуум. Це дозволяє у багато раз скоротити витрату газу, так як повністю виключається операція продувки аргоном для видалення повітря із зони пайки. У зв'язку з цим всі сучасні досить великі установки для пайки в аргоні забезпечуються вакуумними системами і можуть також використовуватися при необхідності для пайки в вакуумі. Такі печі і установки отримали назву вакуумно-компресійних.
Особливістю конструкції цих печей є «холодний», по-доохлаждается герметичний кожух, що сприймає зовнішній тиск при створенні усередині печі вакууму і внутрішнє надлишковий тиск при впуску в піч аргону.
В даний час в промисловості використовуються спеціальні установки такого типу, призначені для пайки виробів з різних матеріалів (високолегованих і неіржавіючих сталей, жароміцних і титанових сплавів і ін.), Які мають герметичні камери з зонами нагріву і охолодження. Установки обладнані механізмами для обертання або поздовжнього переміщення виробів усередині камери. Максимальна температура нагріву в них досягає 1200 ° С. Існують також установки для пайки порівняно великогабаритних виробів.
Як і в разі пайки в відновної середовищі, пайка в вакуумі і аргоні може вироблятися як в спеціальних печах, так і в контейнерах. При пайку в контейнерах повітря видаляється безпосередньо продувкою захисним газом або попередніми вакуумированием.
Витрата захисного газу при продувці, а також чистота одержуваної атмосфери залежать від ряду обставин. Під час продування необхідно правильно використовувати співвідношення щільності захисного газу і повітря, що особливо важливо при пайку виробів великих розмірів і складних форм. Наприклад, під час продування важчим, ніж повітря, аргоном раціонально вводити його в нижню частину очищаемого обсягу, змушуючи витісняти повітря вгору. після витіснення повітря в контейнері залишається значна кількість адсорбованої і зв'язаної вологи, що є активним окислювачем. Час і кількість газу, що потрібне для видалення її, можуть бути значно зменшені при правильному поєднанні продувки і нагріву контейнера. Так, продування контейнера при кімнатній температурі і подальший безперервний нагрів його в процесі пайки нераціональні. При такому варіанті на початку процесу нагрівання контейнера спостерігається підвищення вмісту вологи через розкладання гідратів і десорбції; в подальшому концентрація її знижується, однак до цього часу виріб встигає нагрітися до температури, при якій можливо його окислення. Уповільненням нагріву можна зменшити окислення, але це призведе до різкого збільшення витрати газу.
Більш раціональним є виняток продувки при кімнатній температурі і застосування ступеневої нагріву з витримкою при температурі трохи нижче температури початку помітного окислення (практично, нижче 200 - 300 ° С). Це істотно скорочує витрату захисного газу і підвищує якість захисту, що особливо важливо при пайку матеріалів з підвищеною активністю. Ще більш високі результати досягаються при попередньому вакуумуванні, однак це пов'язано з подорожчанням установки і ускладненням її обслуговування.
У багатьох випадках хороші результати дає спосіб пайки зануренням. Відомі три різновиди цього способу:
1) пайка з зануренням в соляну ванну;
2) пайка із зануренням у флюсових ванну;
3) пайка з зануренням в розплавлений припій.
У всіх цих випадках паяемие деталі нагріваються розплавом ванни, нагрітим до температури пайки. При цьому не тільки досягається висока швидкість і рівномірність нагріву, але і вживають запобіжних засобів деталі від окислення.
Соляний ванній вважається така, в якій розплав нейтральний по відношенню до окислам, що покриває метал, і до самого металу. Правильно приготовлений сольовий розплав повністю захищає метал від взаємодії з навколишньою атмосферою, що при належної попередньої підготовки деталей дозволяє паяти деякі матеріали, як наприклад нержавіючі стали, без флюсів. Сольовий розплав захищає паяемие деталі від впливу навколишнього атмосфери не тільки в процесі пайки, але і при охолодженні, завдяки наявності тонкої соляної кірки, що утворюється на поверхні деталей.
Мінімальна робоча температура ванни, як правило, повинна не менше ніж на 100 ° С перевищувати температуру плавлення розплаву.
Перед паянням в деяких випадках деталі попередньо підігрівають на повітрі до температури 300 - 400 ° С з метою зменшення охолодження ванни при зануренні в неї деталей.
Припій для паяння зануренням в соляну або флюсових ванну заздалегідь укладається в місця з'єднань у вигляді дроту, фольги, порошку, пасти.
Вузли з активних матеріалів успішно паяются зануренням в соляні ванни в спеціальних тонкостінних контейнерах.
На рис. 2 показана схема групової пайки вузлів з титану зануренням тонкостенного контейнера. При цьому досягаються швидкий, рівномірний нагрів виробів і високу якість пайки.
Мал. 2. Схема групової пайки в соляних ваннах із зануренням спеціального контейнера:
1 - трубки для газу, 2 - кришка, 3 - пісочний затвор, 4 - внутрішній кожух, 5 - зовнішній кожух
Для пайки застосовуються звичайні соляні ванни, т. Е. Тигельні із зовнішнім електричним обігрівом (для температур до 850 ° С) і електродні (для температур до 1300 ° С).
Ванни для пайки алюмінію і його сплавів зануренням у флюс повинні мати тигель з хімічно стійких матеріалів (кераміки, нікелю і його сплавів), так як багато матеріалів сильно роз'їдають застосовуваними флюсами.
Вироби складної форми з великою кількістю важкодоступних місць доцільно паяти зануренням в розплавлений припій. Як приклад такої пайки можна привести пайку з'єднань в радіовиробів з друкованими схемами. Що підлягає пайку друковану схему (плату) послідовно занурюють на невелику глибину в флюсових ванну, в ванну з припоєм і в промивальну ванну. Удосконаленням цього процесу є пайка хвилею розплавленого припою. Схема такого процесу показана на рис. 50. Пайка зануренням відрізняється високою продуктивністю і стабільністю якості з'єднань і може бути широко механізована.
Мал. 3. Схема пайки хвилею припою:
1 - ванна з припоєм, 2 - паяемая деталь. 3 - крильчатка, 4 - сопло
Мал. 4. Схема пайки стільникового панелі з нагріванням кварцовими лампами:
1 - кварцові лампи, 2 - стільниковий заповнювач. 3 - обшивка панелі, 4 - м'який контейнер, А н Б - блоки кварцових ламп
Крім зазначених вище способів пайки, в промисловості в особливих випадках успішно застосовується і ряд інших. Так, наприклад, в США при виготовленні стільникових шаруватих панелей для літаків практичне застосування починає знаходити пайка з нагріванням кварцовими лампами. При цьому способі зібрана панель поміщається в контейнер, який герметично заварюється, потім вакуумируют і заповнюється аргоном. Підготовлений контейнер з панеллю встановлюється в пристосування між двома блоками кварцових ламп. Максимальна потужність, що виділяється лампами, становить близько 200 Вт /см2 паяемой панелі. Після закінчення циклу нагріву блоки кварцових ламп відводять від панелі, і пристосування з контейнером переміщують на позицію охолодження. З метою прискорення процесу і запобігання викривленню панель охолоджується між двома водоохолоджуваними плитами.
Весь цикл такий пайки при температурі 950 ° С в залежності від товщина обшивки і загальної товщини панелі триває від 5 до 15 хв замість 3 - 12 год при пайку в печах. Це досягається за рахунок того, що кварцові лампи дозволяють концентрувати високу теплову потужність безпосередньо на нагреваемом виробі. Пайка з використанням в якості джерел нагріву кварцових ламп починає знаходити застосування при виготовленні цілого ряду інших виробів.
...