Характерные дефекты при ЭЛС

Секция «Сварка летательньш аппаратов и родственнее технологии»

засвечивания пленки будет больше в местах расположения дефектов.

Время просвечивания (экспозиция) зависит от толщины проверяемого металла, фокусного расстояния, интенсивности излучения и чувствительности пленки. После просвечивания пленку проявляют, как это обычно делается в фотографии. На полученном негативе будут видны отдельные, более темные участки, по которым можно судить о наличии и размерах дефектов в сварном шве или околошовной зоне.

Перед просвечиванием шов должен быть очищен от шлака, брызг металла, окалины и других загрязнений. Наружные дефекты (подрезы, наружные поры, неза-плавленные кратеры и др.) должны быть исправлены. Просвечивание швов с видимыми дефектами категорически запрещается, поскольку на рентгеновской пленке должны фиксироваться только скрытые дефекты.

Радиографическим контролем выявляются согласно ГОСТ 7512-92 следующие внутренние дефекты сварных соединений: трещины, непровары, поры, металлические и неметаллические включения и некоторые наружные дефекты, которые недоступны для

внешнего осмотра (увеличение или уменьшение размеров шва и др.). Радиографический контроль не обеспечивает выявления некоторых дефектов: непро-варов и трещин с раскрытием менее 0,1 мм при толщине контролируемого соединения до 40 мм, а при толщине более 40 мм с раскрытием менее 0,25 % и др. Поэтому при наличии течей в сосудах и емкостях для их выявления необходимо применять и другие методы проверки на плотность.

Для получения качественной информации о состоянии сварного шва необходимо объединять эти два метода. При этом при проведении РК обязателен контроль расположения сварного шва относительно источника излучения. В таком случае можно получить достоверную информацию о шве.

Библиографическая ссылка

1. Назаренко О. К., Кайдалов А. А., Ковбасен-ко С. Н. Электронно-лучевая сварка / под ред. Б. Е. Патона, 1987.

© Кириллов В. И., Марченко Е. С., 2014

УДК 621.791.722

В. И. Кириллов, Д. В. Муниров Научный руководитель - В. В. Богданов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ХАРАКТЕРНЫЕ ДЕФЕКТЫ ПРИ ЭЛС

Рассмотрены основные дефекты, возникающие при ЭЛС, а также рассмотрены причины их возникновения и способы устранения.

Электронно-лучевая сварка относится к методу сварки плавлением высококонцентрированным источником нагрев места сварки в связи с этим она обладает особенностями формирования шва. От этого зависит качество свариваемых швов, методы оценки качества и способы контроля качества. Поскольку ЭЛС относится к сварке плавлением, поэтому и швы ЭЛС оцениваются по схожим критериям, хотя швы очень сильно отличаются по масштабности, структуре, прочностным характеристикам, внешнему виду, условиям формирования и назначению сварных швов.

Дефекты сварных соединений:

Непровар - как наложение шва мимо стыка, так и в результате недостатка энергии луча, для провара на полную глубину шва.

Пористость - шарообразные пустоты внутри шва. Они характерны любого для вида сварки плавлением и почти всегда имеют одинаковую природу - качество металла, насыщенность его водородом, углеродом, органическими элементами, расслоением и закатами по толщине свариваемых кромок. Пористость энергетически возникает и вырастает по объему тем легче, чем меньше давление на поверхность жидкого металла, т. е. вакуум способствует образованию пористости, если к этому есть причины, так как на поверхности шва давление на 1 атм меньше чем на швы других методов

сварки плавлением. Вакуум при ЭЛС необходим и используется для обеспечения работы электроннолучевой пушки от высоковольтных пробоев, и защиты жидкого металла шва от контакта с воздухом и окисления.

Занижение шва - это явление свойственно ЭЛС, так как сварка сквозным проплавлением с формированием проплава с внешней стороны формирует занижение и чем больше проплав, тем больше занижение, поэтому величина тока луча и, следовательно, величина тепловложения контролируется током коллектора. Что бы гарантировать отсутствие занижения, сверху предусматривается припуск по толщине кромок или их особому конструктиву.

Трещины - возникают в металле или сочетании металлов, которые свойственны при любом виде сварки плавлением.

Пробои с выключением источника питания ЭЛС или остановки перемещения свариваемых деталей. При данном виде нарушения возникает сквозное отверстие по форме и величине равное парогазовому каналу при ЭЛС. Если изделие во время сварки резко останавливается и оператор не отреагировал должным образом (немедленное отключение луча) то образуется отверстие в стыке диаметром до 12 мм.

Сплошная пористость диаметром до 0,5 мм не поддается подсчету количественно. Это явление воз-

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2014. Технические науки

никает при резком вбросе в парогазовый канал при ЭЛС жидкой фазы и происходит вскипание этой жидкой фазы с образованием наполнения пор парами самого свариваемого металла. Борьбой с этим дефектом является изменение конструкции свариваемых кромок. Например, такой стык когда шов выполняется через бурт [1].

Если зазор по бурту равен 0 или существует натяг, то сварка проходит нормально. Если зазор больше миллиметра, то теплоотвод в сопрягаемую деталь отсутствует и бурт расплавляется, резко наполняет сварочную ванну жидкой фазой. Оператор отслеживает режим по току коллектора, для обеспечения проплав-ления добавляет ток сварки и перегревает жидкий металл, который как бы вскипает в парогазовом канале, создавая огромное количество пор. То есть происходит нарушение технологии сборки.

Окисная плена - в сварных швах ЭЛС отсутствует, так как в процессе сварки происходит бурное перемешивание жидкого металла в вертикальной плоскости и по кругу всего парогазового канала. Если окисная плена находится в избытке, то она разламывается лучом и может служить только центраторами порообразования.

Корневые дефекты - присущи только электроннолучевой сварке и исключаются системой управления распределением энергии в пятне нагрева луча. Образуется корневой дефект следующим образом: все свариваемые металлы являются кристаллическими структурами и в процессе перехода от твердого со-

стояния в жидкое и обратно, претерпевают аллотропическое превращение, т. е смену кристаллической решетки. Это приводит к раскачиванию процесса проплавления, к этому примешивается импульсное выделение пара металла в канале проплавления. В результате корневая часть шва выглядит как хаотично зубчатое проплавление и когда с передней кромки шва металл перемещается в зону корня шва, то острую часть шва он не заполняет и не сплавляет [1].

Этот дефект на сегодняшний день не допускается и является самым худшим дефектом. На обычном оборудовании с источниками питания У-250, ЭЛА 60-15, ЭЛА-30 В избежать такое формирование не удается. Чтобы этот дефект был управляемым необходимо формировать шов по форме в поперечном разрезе.

Со скруглением в нижней части шва не менее 1,5-2 мм. Для этого применяется технология с управлением тепловложения в пятно нагрева за счет высокочастотного расщепления луча, за счет управления через отклоняющую систему и блока управления позволяющего программировать размеры формы сканирования.

Библиографическая ссылка

1. Зорин Ю. Н. Электронно-лучевая сварка с повышенной частотой модуляции тока луча сталей толщиной до 254 мм. 1993.

© Кириллов В. И., Муниров Д. В., 2014

УДК 621.791.722

Д. С. Ковалёв, В. Н. Шахов Научный руководитель - В. В. Богданов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева, Красноярск

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ 1201 И 01570

Исследование и сравнение технологических особенностей при электронно-лучевой сварке алюминиевых сплавов 1201 и 01570 с АМгб в ракетно-космической технике.

Наиболее важные области применения алюминиевых сплавов в настоящее время - авиационная и ракетная техника. Высокие удельные характеристики, технологичность, ценовая доступность, изначально определившие выбор авиаконструкторов. Для работы узлов в реальных условиях эксплуатации в космосе необходима также стойкость материалов к воздействию факторов космического пространства: высокого вакуума, перепадов температур, радиации и пр. В настоящий момент этим требованиям максимально отвечают алюминиевые деформируемые сплавы, которые и используются наиболее активно. Наглядные примеры - материалы конструкции планеров и топливные баки ракетоносителей отечественного орбитального корабля «Буран» и американского космического корабля «8расе8ЬиШе» [1].

До «Энергии» все ракетные баки изготавливались в СССР из пластичного алюминиевого сплава средней

прочности, содержащего 6 % магния, сплав АМгб. Однако было известно, что американцы применили для баков «Шаттла» новый, более прочный, но менее пластичный алюминиевый сплав 2219, содержащий около 6 % меди. В ВИАМе были выполнены лабораторные плавки, которые показали, что сплав, обозначенный 1201, действительно прочнее АМгб. С понижением температуры он не только не охрупчивается, как, например, сталь, а наоборот, приобретает удивительную способность к повышению и пластичности, и прочности (криогенное упрочнение), при неоднократных повторных охлаждениях до температуры жидкого водорода сплав АМг6 расслаивается, поэтому он не годился для материала ракеты, работающей на жидком водороде.

Разработан ряд отечественных термически упрочняемых сплавов на основе алюминия обладающих удовлетворительной свариваемостью. Сплавы 1201 и