Классификация методов контроля при контактной сварке: измеряемые параметры и особенности измерения

Методы контроля контактной сварки делятся на два вида:

1. Контроль уже сваренных соединений;
2. Контроль непосредственно в процессе сварки.

Готовые соединения могут подвергаться как разрушающему, так и неразрушающему контролю. Выборочное разрушение сваренных конструкций или образцов технологической пробы позволяет определить параметры соединения и рассчитывать на то, что узлы, не подвергшиеся разрушению, сварены на тех же режимах и близки по характеристикам к тем, которые были подвергнуты испытаниям на разрушение.

Методы разрушающего контроля уже готовых соединений, конечно, являются только пассивными, в то время как методы контроля соединений в процессе сварки могут быть как пассивными, так и активными. Значительная часть методов контроля основана на из­мерении параметров сварочного процесса. Основными параметрами являются:

Для точечной сварки:

• сварочный ток,
• время его протекания,
• усилие сжатия электродов
• диаметр рабочей поверхности электродов;

Для шовной сварки:

• время паузы между импульсами сварочного тока,
• скорость перемещения детали,
• ширина рабочей поверхности ролика;

Для стыковой сварки оплавлением:

• скорость оплавления
• величина и скорость осадки
• сварочный ток или напряжение.

Измерение сварочного тока

В качестве датчиков переменного тока могут использоваться трансформаторы тока, которые устанавливаются в первичной цепи машин. Ток во вторичной (сварочной) цепи вычисляется с учетом коэффициента трансформации. Такие датчики гальванически развязаны от токоведущих шин. Однако точность измерения таким методом тока вторичной цепи не высока.

Широкое применение в качестве датчика сварочного тока получил воздушный трансформатор (пояс Роговского). Он надевается на токоведущий элемент сварочного контура. Основное достоинство воздушного трансформатора – практическая независимость выходного напряжения от размеров датчика и расположения его на токоведущем элементе. Для получения напряжения, пропорционального сварочному току, ЭДС датчика необходимо преобразовать с помощью дальнейшего интегрирования.

Можно также использовать датчик на основе эффекта Холла, напряжение на выходе которого пропорционально измеряемому току.

Измерители временных параметров процесса сварки

Под временем сварки понимается длительность протекания импульса сварочного тока от момента его включения и до окончания. Современная аппаратура управления, построенная на элементах цифровой техники, и применяемые в качестве управляемых вентилей тиристоры обеспечивают с достаточной точностью соответствие времени сварки заданию. Поэтому контроль времени для этих машин не актуален. Они требуют только периодической проверки для подтверждения правильности работы аппаратуры управления. Однако существует еще достаточное число сварочных машин, оснащенных несовершенными ре­гуляторами цикла сварки, допускающими значительный разброс в отработке интервала сварки, не говоря уже о том, что шкалы таких регуляторов имеют градуировку в отно­сительных единицах. Такие машины нуждаются в постоянном или, по крайней мере, частом контроле за отработкой длительности импульса сварочного тока.

Аппаратура для измерения усилия сжатия электродов

Все машины для точечной или шовной контактной сварки оснащаются одним или несколькими манометрами, контролирующими давление сжатого воздуха в приводе усилия машины. Вместе с тем показания манометров могут не соответствовать усилию сжатия электродов с достаточной степенью точности. Наиболее известными устройствами для контроля усилия сжатия электродов в установившемся режиме являются гидравлические или пружинные динамометры. Широкое применение в силоизмерительной аппаратуре получил тензометрический метод измерения на основе использования полупроводниковых или металлических тензорезисторов, обеспечивающий высокую линейность и точность измерения.

Специальные испытания

Контроль режима сварки включает в себя:

• контроль технологических образцов;
• контроль основных параметров приборами.

Контроль технологических образцов при точечной (рельефной) и шовной сварке состоит из следующих этапов: внешнего осмотра, разрушения образцов, металлографических исследований, рентгеновского просвечивания, механических испытаний и контроля швов на герметичность. Контроль внешним осмотром осуществляется невооруженным глазом, через лупу и с помощью мерительных инструментов. Внешним осмотром выявляются наружные дефекты сварных соединений, глубина вмятины от электродов и шаг точек шва.

Размеры отпечатков от электродов (роликов) не являются критерием оценки качества сварного соединения и правильности установленного режима. Однако изменение размеров отпечатков при неизменной настройке машины свидетельствует о нарушении условий сварки и возможном изменении качества соединений. Отпечатки точек должны иметь круглую форму (в отдельных случаях допускается некоторая овальность), отпечатки шва – равномерную чешуйчатость.

Глубина вмятины от электродов измеряется индикатором часового типа с ценой деления 0,01 мм. Допустимые ее размеры определяются толщиной деталей и материалом.

На поверхности точек и швов не должно быть выплесков металла. Поверхности точек и швов черных металлов обычно имеют цвет побежалости, что не является дефектом. Потемнение поверхности точек и швов легких сплавов говорит о необходимости зачистки электродов (роликов) или ухудшении качества подготовки поверхности.

Для определения качества сварки образцы и пробы подвергаются разрушению в тисках или других приспособлениях. Если соединение состоит более чем из двух деталей, то разрушение производится для каждой пары соединяемых листов. Разрушение сварных соединений должно происходить по основному металлу в зоне термического влияния или литому металлу (при скручивании точек). При скручивании сварных точек по излому определяются диаметр литого ядра, а также наличие внутренних дефектов: выплесков, трещин, раковин и пр.

Металлографические исследования макроструктуры сварных соединений производятся для определения размеров литой зоны, глубины вмятин от электродов, а также для выявления дефектов в литой зоне и в зоне термического влияния. Исследование макроструктуры выполняется на шлифах, которые изготовляются резкой образцов перпендикулярно поверхности по центру сварной точки или вдоль и поперек шва.

Диаметр ядра точек или ширина литой зоны шва определяется на макрошлифах по линии соединения. Для герметичных швов определяется величина перекрытия литых зон.

Рентгеновское просвечивание образцов применяется для выявления внутренних дефектов сварных соединений: пор, раковин, трещин, выплесков, для определения диаметра ядра или ширины литой зоны шва.

Прочность соединений определяется по результатам механических испытаний образцов на срез (разрыв) и реже на отрыв (точечные соединения) и ударную вязкость (соединения стыковой сварки). Образцы испытываются на специальных машинах в лаборатории механических испытаний. Механические испытания образцов обычно производятся при отработке нового режима сварки и проверке стабильности работы сварочных машин.

Параметры режима сварки контролируются с помощью специальных приборов. Контроль ведется периодически, основное внимание следует уделять измерениям сварочного тока, особенно при сварке легких сплавов.

Контроль режима стыковой сварки производится внешним осмотром, металлографическими исследованиями, механическими испытаниями, также иногда с применением магнитной и ультразвуковой дефектоскопии. В связи с отсутствием надежных методов контроля соединений без разрушения основное внимание уделяется контролю параметров режима самопишущими приборами.