Контроль параметров режима в процессе СТ разделяется на пассивный и активный. При пассивном контроле только ре гистрируются параметры режима СТ. При активном контроле наряду с регистрацией выполняется их корректировка по вре мени путем сравнения их с запрограммированными величи нами. При значительном отклонении параметров режима от заданных и невозможности их корректировки, система останав ливает машину и индицирует причину на цифровое табло или дисплей.
Примером системы активного контроля является информа ционно-измерительный комплекс Controller — III фирмы Kuka (ФРГ). При отклонении угловой скорости, удельного давления или времени от заданных значений процесс СТ прекращается.
Разрушающие методы контроля применяются при разра ботке технологического процесса и как выборочные для конт роля ответственных деталей I категории.
Для оценки механических свойств соединений, полученных трением, применяются следующие виды испытаний: на растя жение, кручение, изгиб, загиб, ударнцй изгиб и усталостную прочность, измерение твердости, макро- и микроструктурный анализ. Все перечисленные методы позволяют комплексно оце нить структуру и свойства соединений, однако наиболее досто верными, как было отмечено выше, следует считать испытания на ударный изгиб и циклическую прочность.
Неразрушающие методы контроля, используемые на прак тике, такие как магнитная и ультразвуковая дефектоскопии, гамма- и рентгеноскопия, недостаточно надежны при выявле нии дефектов, характерных для соединений, полученных тре нием.
Представляет интерес контроль соединений вихревыми то ками и акустический метод контроля по величине энергии дис сипации. Указанные методы бесконтактны, имеют достаточное быстродействие и могут встраиваться в машины СТ для 100%- ного контроля всех сваренных деталей после удаления грата.
Г л а в а 16. СВАРКА ПРОКАТКОЙ
Сварка прокаткой применяется при производстве слойных материалов (би металлов), состоящих как из разнородных металлов, так и из металлов близких по химическому составу, но отличающихся по свойствам.
15.1. Общие сведения
15.1.1. Определения, терминология и основные схемы
Сваркой прокаткой получают металлические конструкции, состоящие из двух или более слоев (компонентов), которые выполняют различные функции. Слой, выполняющий функцию силового элемента, называется основным. Слой,
имеющий специальные свойства, которые оп |
||||
ределяются требованиями, |
предъявляемыми |
|||
к конструкции, |
называется |
плакирующим. |
||
Основной слой, как правило, имеет большую |
||||
по сравнению с плакирующим толщину и из |
||||
готавливается |
из |
более |
дешевого |
мате |
риала [1Ц. |
|
|
|
|
Сварка может выполняться при нагреве |
||||
соединяемых металлов (горячая сварка про |
||||
каткой) и в холодном состоянии при |
получе |
|||
нии слойных материалов из пластичных ме |
||||
таллов (холодная сварка прокаткой). Схема |
||||
сварки представлена |
на рис. |
15.1 [2]. |
|
|
15.1.2. |
Физические основы |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Сварка |
прокаткой |
является |
разновидностью |
|
|
|
|
|
|
||||
сварки давлением и характеризуется тем, что |
Рис. |
15.1. |
Схема |
сварки |
про |
||||||||
соединение |
осуществляется |
в |
условиях |
при |
каткой: |
|
|
|
|
||||
нудительного |
деформирования |
при |
малых |
/ — валки; |
2 — свариваемые |
за |
|||||||
длительностях |
взаимодействия |
[2]. Деформа |
готовки |
|
|
|
|
||||||
ция свариваемых заготовок начинается при |
|
|
|
|
|
|
|||||||
достижении условным объемом металла се |
выходе |
из |
валков |
на |
металл |
||||||||
чения 00 |
входа в |
валки (см. рис. 15.1). На |
|||||||||||
в данном условном сечении действуют сжимающие напряжения Р ~ о я |
(здесь |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
J
|
а Ь |
е й |
|
|
|
|
|
Рис. 15.2. Поперечные сечения профилей сварных конструкций: |
|
|
|||||
1 — толстолистовая |
коррозионностойкая; |
2 — толстолнстовая |
трехслой |
||||
ная |
износостойкая; |
3 — листовая |
для |
режущего |
инструмента |
с |
мест |
ной |
плакировкой; 4 — сдвоенная |
для самозатачивающихся плужных ле |
|||||
мехов; 5 — полособульбовая для |
судостроения; 5—/0 — фасонная |
корро- |
|||||
знонностойкаН; // — двухслойная |
лента |
Fe—Ni; |
/2 — трехслойная |
лента |
|||
A l-F e -N l |
|
|
|
|
|
|
|
On — начальный уровень напряжений, соответствующий начальному моменту времени релаксации). Под длительностью релаксации напряжений при кварке
прокаткой |
понимают длительность деформации, по |
завершении которой |
Р = а а<о, |
где о — уровень критических напряжений в |
процессе релаксации |
при котором образовавшиеся в зоне соединения межатомные связи н^ раз рушаются. Образование соединения в этом случае заканчивается схваты ванием контактных поверхностей и релаксацией напряжений в той мепе> в какой это необходимо для сохранения образовавшихся межатомных свя зей. При этом длительность полного схватывания этих поверхностей 0Пределяется длительностью их активации [2].
15.1.3. Технологические возможности
Сваркой прокаткой получают коррозионностойкие, износостой кие, антифрикционные, электропроводные, инструментальные, жаростойкие, термоупругие, контактные, переходниковые, де коративные слойные конструкции, поперечные сечения которых представлены на рис. 15.2 [1].
15.2. Технология сварки
При разработке технологии сварки прокаткой необходимо учи тывать условия эксплуатации сварных соединений и условия изготовления из них изделий резкой, вальцовкой, штамповкой, сваркой и т. д.
В табл. 15.1 [1] приведены возможные варианты сочетаний свариваемых материалов.
15.2.1. Подготовка к сварке
Исходной заготовкой служит пакет, состоящий из двух слоев металла в виде пластин или слябов. Перед сборкой в пакеты заготовки правят, а их свариваемые поверхности механически обрабатывают, зачищают стальными Щетками или подвергают травлению и обезжириванию. Применяют одинарные пакеты — для изготовления одного листа, двойные симметричные па кеты— для изготовления двух листов одинаковой толщины, двойные несимметричные пакеты — для изготовления двух ли стов разной толщины, тройные пакеты—для изготовления трех листов, два из которых двухслойные, а один трехслойный (рис. 15.3) [1]. Для предотвращения окисления поверхности загото вок при нагреве перед сваркой пакеты герметизируют по пери метру сварным швом.
Для облегчения формирования сварного соединения, а также для уменьшения диффузии углерода из основного слоя в пла кирующий, особенно при получении коррозионностойких мате риалов, в зону соединения вводят промежуточные прослойки.
Основа
У глеродистая или низколегированная сталь
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ |
ВОЗМОЖНОСТИ |
ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЙНЫХ |
МАТЕРИАЛОВ ПО |
СОЧЕТАНИЮ |
СОСТАВЛЯЮЩИХ [I ] |
|
|
Металлопродукт |
1 |
ЛИСТОВОЙ |
сортовой |
|
|
Плакирующий слой
Н ерж авею щ ая, конст рукционная или инстру ментальная сталь
ТОЛСТОЛНСТОВОЙ |
тонколистовой |
ленточный |
круглый |
квадратный |
прямоугольный |
треугольный |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
Цветные металлы или их сплавы
Т угоплавкие металлы или вы соколегирован ные сплавы на их основе
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
Углеродистые |
стали, |
Д рагоценны е или редкие |
+ |
+ |
+ |
О |
о |
0 |
о |
цветные металлы или |
металлы |
|
|
|
|
|
|
|
|
их сплавы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Цветные металлы или |
Цветные металлы или их |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
сплавы на их |
основе |
сплавы |
|
|
|
|
|
|
|
|
фасонный |
|
|
угловой |
швеллерный |
зетовый |
специальный |
+ |
+ |
+ |
+ |
0 |
О |
О |
О |
О |
о |
О |
О |
о |
0 |
О |
о |
О |
О |
О |
О |
П р и м е ч а н и е : + — возможно» о — невозможно.
о
Рис. 15.3. Конструкция одинарного (а), двойного симметричного (б), двойного неснн* метричного (в) н тройного (г) пакетов:
1 — основной |
слой; |
2 — плакирующий слой; 3 — промежуточный |
разделительный |
слой; |
||||
4 — планки |
из |
углеродистой |
стали; |
5 — сварной шов |
|
|
||
Подбор прослоек |
|
|
|
|
|
|||
По уровням |
активности |
углерода |
прослойки |
делятся на |
три |
|||
группы |
(рис. |
15.4) [1]. К группе I относятся прослойки, у ко |
||||||
торых |
коэффициент |
активности |
углерода fa |
максимальный, |
||||
т. е. f3>fi'>h |
(где f1 и f2 — коэффициенты активности углерода |
|||||||
в основном и плакирующем слоях соответственно). Ко И группе относятся те прослойки, у которых fa минимальный, т. е.
f3< f2< fu |
И к |
III — те, у которых fa=f\. |
являются прослойки |
||
Оптимальными |
(табл. 15.2) |
£1], |
|||
I группы, |
а |
именно |
прослойки из |
никеля и сплава монель, |
|
применение которых не требует снижения температуры сварки. Прослойки из сплава системы Ni — Си целесообразно дополни-
12001000 800 700 600550500 425 f t
Ряс. 15.4. Температурная зависи мость коэффициентов активности углерода в составляющих биме талла 08Х18Н10Т, 08X13, в железе, никеле, а также в никеле +30 % Си, меди с нанесенными обла стями поиска прослоек разных типов:
/, //, |
/// — области поиска про |
слоек |
соответствующих типов |