Сварка в машиностроении.Том 4 (1041441), страница 108
Текст из файла (страница 108)
Поэтому для микротравления используют малоактивные травители, позволяющие постепенно травить очень тонкие слои. Для микротравления низкоуглеродистых, углеродистых, низко- и среднелегнрозанных сталей в качестве травителей чаще используют слабый раствор кислот в спиртах. Наибольшее распространение получил 2 — 5')о-ный раствор озолиной кислоты в этиловом спирте. В современной металлографии электролитические методы травления и полирования металлов нашли широкое применение. Распространению нх способствуют простота, стабильность результатов н возможность выявлять структуру самых различных металлов и их сплавов.
С помощью электролитического травления и полирования можно осуществлять раздельное травление фаз и выявлять различные виды химической неоднородности. Разрешающая способность, т. е. минимальные линейные размеры объекта, видимые невооруженным глазом на расстоянии около 250 мм, равна приблизительно 0,2 мм. При этом угол зрения составляет около 2'. Увеличение оптических приборов определяется отношением угла зрения, под которым глаз видит с помощью такого прибора, к углу зрения, под которым видит невооруженный глаз.
Наиболее простым оптическим прибором, с помощью которого можно рассматривать структурные составляющие размером менее 0,2 мм„является лупа. С помощью лупы можно получать увеличение до 15 — 20 раз; при больших увеличениях растет искажение изображений под влиянием сферической аберрации. Лупу рационально применять для визуального изучения сравнительно больших поверхностей, например для просмотра поверхности швов после сварки, макрошлнфоз для оценки общего характера структуры швов и выбора участков, подлежащих микроисследованию н т, д.
Для исследования структуры при увеличениях выше 30 применяют различные микроскопы, в первую очередь металломнкроскопы. В металлографнческих лабораториях чаше применяют стационарные металло- микроскопы, которые по конструктивному выполнению делятся на горизонтальные н вертикальные. К наиболее распространенным металломикроскопам, выпускаемым отечественной промышленностью, относятся горизонтальные МИМ-8М, МИМ-7 н вертикальный МИМ-6. Для изучения структуры шлифов, имеющих на поверхности микроскопический рельеф, используют интерференционные микроскопы систем МИИ-1 н МИИ-3. С помощью таких микроскопов можно нзучагь одновременно рельеф, структуру и их взаимосвязь. Интерференционный микроскоп представляет собой сочетание микроскопа н ингерферометра.
Неровности, которые можно определить с помощью интерференционного микроскопа МИИ-1, находятся в пределах 2 — 0,027 мкм. В лабораториях используют электронные микроскопы ЭМ-3 (ускоряющее напряжение до 50 кВ, увеличение до 28 000). Наиболее распространены микроскопы типа УМВ-100 и ЭВМ-100И (ускоряющее напряжение до 100 кВ, увеличение до 40 000), которые позволяют исследовать объекты не только на просвет, но н на отражение. Для изучения металлографического шлифа используют метод отпечатков, т, е. получение тонких пленок, отображающих рельеф структуры.
Толщина этих пленок, называющихся репликами, составляет несколько сот ангст),ем н более. Материалом для пленок могут служить как органические вещества (кол- лодиевые реплики), так и неорганические, например различные металлы, титан, тантал, золото, платина и другие, окислы металлов (окисел алюминия), неметаллы (угольные, кварцевые). Пленки-реплики должны отображать тончайшие переходы структуры в пределах разрешения микроскопа, не обнаруживать собственной структуры и иметь достаточно высокие механические свойства. Практический интерес представляет использование сканирующих электронных микроскопов, не требующих применения реплик.
Неметаллические включения анализируют на нетравленном шлифе путем осмотра в светлом и темном полях. Для этого применяют также исследование в поляризованном свете. Поляризованный свет отражается от анизотропных частиц и пропускается анализатором, поэтому аннзотропные частицы видны освещенными. При вращении столика с образцом освещенность изменяется от яркой до полного потемнения.
Для фотографирования образцы структуры сварных швов должны быть тщательно подготовлены, структурные составляющие выявлены предельно четко, следы пластической деформации полностью устранены. При фотографировании структуры сварных швов хорошие результаты получают, используя изооргохроматические контрастные пластины со светочувствительностью 30 — 45 единиц. Экспозиция для таких пластин в зависимости от освещенности объекта находится в пределах 1 — 20 с.
Изоортохроматическне фотопластины передают полутона, поэтому изображение, полученное с их г1омошыо, позволяет иметь довольно точное представление о структуре. В тех случаях, когда необходимо передать с максимальной четкостью отдельные структурные составляющие, например границы зерен, применяют изоортохроматическне, штриховые, контрастные пластины светочувствительностью 0,5— 1,5 единиц. Экспозиция для таких пластин — от 20 с до нескольких минут. Для получения прочностных характеристик, а также данных об устойчивости сварных швов против хрупкого разрушения, образцы, вырезанные из того или иного сварного соединения, подвергают испытаниям.
К таким испытаниям относится измерение твердости, Между твердостью, определяемой методом вдавливания, и пределом прочности пластичных металлов существует количественная зависимость. Эта зависимость нарушается в тех случаях, когда испытуемый материал малопластнчен (например, стали, имеющие мартенситную структуру). Од;ико во всех случаях увеличение прочности сталей определяет повышение твердости.
Микротвердость измеряют на специальных приборах, совмещающих микроскоп для наблюдений структуры и измерения размеров отпечатков с приспособлением для получения отпечатков. Наибольшее распространение для этой цели получил прибор типа ПМТ-З, имеющий два увеличения — 135 и 487. Твердость, измеренная прибором Роквелла, характеризуется цифрами, полу ченными на шкалах С (алмазный наконечник, нагрузка 150 кгс), А (алмазный наконечник, нагрузка 60 кгс), В (стальной шарик, нагрузка 60 кгс). Достоинством метода является его экспрессность. Прн исследовании сварных швов первые усредненные значения твердости обычно получают на приборе Роквелла.
Другой широко распространенный метод — измерение твердости по вдавливанию стального шарика (твердость по Бринеллю). Твердости определяют по диаметру отпечатка, остающегося после вдавливания шарика. Определять твердость металла сварных швов по методу вдавливания алмазной пирамиды Виккерса рационально в тех случаях, когда ее значения не превышают НВ 450, а толщина образцов не менее 2 мм. Между твердостью и пределом прочности стали имеется следующая зависимостэн при НВ 120 — 175 оэ = НВ 0,34; при НВ !75 — 450 ов НВ 0„35.
Техническая характеристика приборов для измерения твердости приведена в табл. 4. Металл шва испытывают на растяжение, металл шва и металл зоны термического влияния — на ударный изгиб (на надрезанных образцах), для металла шва опре ~еляют чувствительность к старению после наклепа, сварное соединение испытывают на рас~яжснне, ударный ра эрыв н шц еделяют и ердость, сварное соедине- 442 443 Тепловые методы контроля 4. Приборы для измерения твердости а 1,588 мм 10; 60; 100; НВС 25 — 65 !50 ТК-2М Ронвелла ТЕПЛОВЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ !0: 60; 100,' НйС 25 — 65 150 ТКП-1 а 1,588 мм Роквслла НЯС 25 — 65 ~ а 1,588 мм ТК-!4-250 1О; 60; 100; 160 Роквелла 3; 15; 30; 45 т Кс-1м Супер- роквелла а 1,588 мм +2,5 +О,бб ТКГ-14-250 3;!5; 30; 45 То же а 1,588 мм 60; 100; 158 Н44С 25-65 Т К-10-250 Ронвслла а 1,588 мм 5; 10; 20; НУ 8 — !000 ЗО; 50: 100 ТП-тр-1 Внккерса Алмазная пирамида; угол прн вершине 136' 5; !О ТПП-2 НУЗ вЂ” 1500 То же Внккерса Капиллярные, металлографические и другие методы контроля В числителе указана погрешность предварительных нагрузок, в знаменателе — общих.
нне испытывают на изгиб (загиб) и сплющивание. Схемы вырезки образцов для различных испытаний, их размеры, форма и обработка определяются нормативными документами. Образцы для механических испытаний изготовляют из более крупных образцов (определенных участков), вырезанных из сварного соединения. У таких образцов перед разметкой шлифуют торцы и подвергают глубокому травлению до четкого выявления макроструктуры. После механических испытаний разрушенные образцы подвергают металло- графическому исследованию.
В первую очередь изучают характер поверхности изломов, затем изготовляют микрошлифы для изучения микроструктуры тех участков, которые находились в зоне разрушения. Детальное металлографнче кое изучение таких образцов позволяет во многих случаях установить связь между прочностными характеристиками и структурой металла швов. Химический состав сварных швов чаше определяют с помощью спектрального анализа. Метод спектрального анализа позволяет с высокой точностью определять количественный состав элементов, входящих в металл шва.
Прн спектральном анализе поверхность образца подвергают воздействию дуги или искрового разряда. Пары металла, попадающие в дугу, дают свой, присущий нм спектр излучения, который с помощью специальных аппаратов разлагаютна аналитическиелинии. Фиксируя этн линии на фотопленке или наблюдая визуально через оптические устройства путем сравнения с эталонными линиями, находят количественный н качественный состав элеменгов в сплаве. Повреждаемые участки прн обычном усредненном спектральном анализе занимают площадь 0,3 — 1 ммз.
Для повышения точности получают данные не менее чем с трех участков. Для экспрессного качественного спектрального анализа используют стило- скопы СЛ-11А, СЛ-12 и др Точные количественные данные о химическом составе объекта получают на спектрографах типа ДФС-8, ДФС-ЗО, ДФС-39, ИСП-51 и др.
Тепловые методы неразрушающего контроля основаны иа исследовании температурного поля дефектов поверхности сварного шва и прилегающих к нему областей в процессе сварки или при последующем нагреве участка контроля. Ия успешно используют для контроля тонкостенных изделий как при двустороннем подходе к контролируемой поверхности, так и при одностороннем. Наиболее широко применяют метод контроля температуры сварочной ванны, коррелнрующей с основными параметрами сварочного процесса (напряжением и током сварки, глубиной проплавлення и т.
д.), который позволяет вводить обратну1о связь для автоматического регулирования процесса сварки. Прн нормальном течении сварочного процесса температура ванны должна быть в строго установленных пределах и, наоборот, нарушение сварочного режима приводит к появлению дефектов сварных соединений и изменению температуры сварочной ванны, В качестве датчика температуры используют либо термопары, либо инфракрасные приемники.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
