Механические испытания | Контроль качества сварных швов и соединений
Механические испытания металла сварных швов и околошовной зоны позволяют определить численное значение прочности, пластичности и вязкости материалов в различных условиях их работы.
В соответствии с характером действующих сил механические испытания делятся на три вида:
статические, когда усилие (нагрузка на образец) плавно возрастает или длительное время остается постоянным. К ним относятся испытания на растяжение, изгиб и ползучесть, определение твердости и микротвердости различных участков сварного соединения и наплавленного металла;
динамические, при которых усилие возрастает практически мгновенно и действует короткое время. К ним относятся испытания на ударный изгиб, на ударный разрыв и стойкость против механического старения;
испытание на выносливость, когда нагрузка на образец многократно изменяется по величине или по направлению.
Механические испытания в лабораторных условиях проводят в соответствии с ГОСТ 6996—66 как при нормальных (комнатных), так и при пониженных или повышенных температурах в зависимости от условий последующей работы конструкций.
Испытание на статическое растяжение проводят для определения: предела прочности или временного сопротивления разрыву; физического или условного предела текучести; относительного удлинения после разрыва или относительного сужения. Испытание на растяжение производят на разрывных и универсальных машинах всех систем при условии соответствия их ГОСТ 1497—84 и ГОСТ 7855—84.
Пределы прочности и текучести определяют по диаграмме растяжения, которая автоматически записывается в процессе испытания.
Относительное удлинение и относительное сужение определяют путем непосредственного измерения длины образца и площади его сечения до и после испытания.
Для испытания на растяжение металла шва, металла различных участков околошовной зоны и наплавленного металла при всех видах сварки плавлением применяют круглые образцы Гагарина.
Для определения прочности стыковых и нахлесточных соединений применяют специальные плоские образцы без снятия усиления шва, а для определения прочности металла шва в стыковых соединениях — плоские и круглые образцы со снятым усилением и специальной выточкой, предопределяющей место разрушения.
В ГОСТ 6996—66 даны чертежи и таблицы с размерами образцов и с указаниями по их вырезке.
Для перевода предела текучести и временного сопротивления в МПа необходимо соответствующие данные, полученные в кг/мм2, умножить на 10, т. е. 1 кг/мм2= 10 МПа.
виды, как проводятся, оценка результатов
Технология, которая применялась во время того как создавали сварочный шов не так уж и важна. При любых условиях шов имеет общие характеристики, которые можно заметить у любых сварочных соединений.
Одни из этих качеств это ударная вязкость, твердость, прочность, пластичность. И качество этих свойств зависит от того, профессионально ли выполнена работа.
Но возможно ли выявить уровень качества этих общих характеристик и как это сделать? Чтобы выполнить такую проверку нужно применить разрушающий метод контроля качества швов. Такие проверки называются механическими испытаниями сварных соединений.
Швы при таком методе проверки деформируются, так как они подвергаются механическому воздействию. Поэтому этот способ испытания и получил такое название, потому что испытывает соединения на прочность.
Сейчас мы и расскажем в подробностях об методе механических испытаниях сварных соединений, его особенностях, плюсах и минусах.
Содержание статьиПоказать
Вводные данные
Механические испытания сварных швов — это сочетание нескольких механических действий, которые определяют механические качества сварных соединений.
Этот метод проверки имеет разрушающих эффект, поэтому его применяют на крупных предприятиях.
Там всё производство серийно, и чтобы создать тираж, берут единый образец для всех заготовок, по одному объекту можно определить качество всей партии.
Для метода, который мы рассматриваем необходимо особенное оборудование. Оно проверяет сварные швы на прочность, сохраняет полученные данные. Это значительно ускоряет и упрощает дело.
Обычно проверяют только один образец, но чтобы результат был наиболее точным, можно взять на испытание несколько образцов. Для регулирования механической проверки швов существует нормативный документ. Он называется ГОСТ 6996-66.
Также стоит прочитать РД 26-11-08-86 – это дополнение, в котором тоже можно прочитать о регулировке испытаний сварных соединений.
Для всех начинающих будет полезным изучить в подробностях эти документы, так как там существует детальная инструкция по механическим испытаниям сварных швов.
В этих документах вы сможете найти больше информации про механические испытания сварных соединений, чем в отдельных статьях. Там собрана вся информация по этой теме.
Плюсы и минусы метода
Положительные и отрицательные стороны есть у всего, и у механических испытаний сварных соединений тоже. Их количество небольшое, но всё же стоит знать, чтобы лучше понимать, когда этот метод проверки проводить не желательно.
Основная положительная сторона сосредоточена в максимальном получении всей информации о характеристиках соединений. Вам будет известен показатель прочности и пластичности, какой ударной вязкостью и твердостью обладает сварной шов.
А ещё этот вариант не потребует много денег, конечно если использовать простое оборудование, без лишних функций и без сложного управления.
Также механические испытания сварных соединений не требуют большого опыта и профессиональной подготовки. Достаточно поручить это дело одному из сварщиков.
Далее о минусах. Самый основной из них – это узкая направленность. Некоторые детали могут не выдержать давления оборудования и разрушиться.
Один образец может ничего не значить для большого тиража, но при выпуске маленьких партий, разрушение одного экземпляра может повредить всему производству.
Исследуемые свойства
Деформация детали при механических испытаниях сварных соединений зависит напрямую от физических свойств металла, из которого она изготовлена. Если по-простому, то какой металл, столько она прослужит.
Для того чтобы это вычислить образец необходимо проверить разрушительным методом испытания. Основная цель – это выяснить на что способна та или иная деталь. Для этого производится давление до тех пор, пока она не сломается.
Основные характеристики швов, которые вы сможете проверить путём механического испытания, вам уже известны. Туда входят твёрдость, ударная вязкость, прочность, пластичность.
А теперь мы поведаем об этих свойствах более углубленно.
Показатель, который позволяет узнать насколько образец может изменять свою форму – это пластичность. Для выяснения этого аспекта металл проходит через механическое удлинение.
Насколько возможно, что другой предмет может проникнуть в структуру нашей детали? Это мы можем узнать при помощи показателя твердости металла. Возможен не один способ проверки этого показателя.
Например, методы, названные в честь Бринеля, Виккерса, Роквелла. А общее у них одно – в образец, который испытывают, подают какую-нибудь вещь, затем фиксируют, как деталь противостоит этому влиянию.
Способов для проверки этого показателя крайне много, поэтому останавливаться мы здесь не будем.
Испытание прочности чем-то похоже на испытание твёрдости. Но прочность всё же отличается. Эта проверка на умение образца сопротивляться всяческим нагрузкам.
Например, сопротивление растяжения. Запчасти крепятся в специальном оборудовании, которое производит растяжение металла в разные стороны.
Этот способ обладает хорошей эффективностью. Но если вы хотите увеличить её уровень, можете повышать температуру металла в процессе. В испытательном аппарате для этого специально встроена муфельная печь.
Также печь позволяет узнать о теплостойкости детали. Нагревать металл необходимо около получаса. Только в этом случае вы можете добиться максимальной достоверности.
Показатель ударной вязкости сварных соединений не менее важен. Он позволяет выяснить насколько деталь может подвергаться ударным нагрузкам.
Для этого испытания можно использовать обычные механические удары, бить до того момента, пока образец не разрушится.
Один из часто используемых видов проверки – это проверка при помощи маятника, на котором закреплен груз. Образец попадает под удары, путём поднимания и опускания оборудования. Маятник достигает нужной скорости, и сила удара возрастает.
Характерные отличия
Конечно, в большинстве случаев таких испытаний запчасти будут повреждены или вовсе разрушены.
Но бывают моменты, когда разрушение не самый лучший выход.
Поэтому в таких ситуациях нужно подумать о других методах испытаний сварных соединений, с минимальными разрушениями.
Когда вы приступаете к разрушающему методу необходимо поддерживать один температурный режим в комнате, где производите работу. Также фиксируйте данные исследуемых сварных заготовок и все виды нагрузок.
Также разрушающий метод для проверки деталей может производиться с оглаской на начальное состояние заготовок. Если вы в первый раз занимаетесь такими испытаниями швов, вы можете забыть об этой важной детали.
Ведь если взять изначально деталь плохого качества, то вероятно она сломается гораздо быстрее, чем качественный образец без изъянов.
Для того чтобы не сталкиваться с такими неудобствами, нужно просто заранее проверить деталь на наличие сварных дефектов.
Опытный сварщик, пользуясь своими глазами, а в некоторых случаях лупой, сможет выявить все огрехи, которые наверняка плохо бы отразились на итоговом результате разрушающих испытаний.
Чтобы эти дефекты не портили конечный итог, обязательно проверяйте образцы на визуальные недостатки.
Также желательно подвергать проверке несколько образцов из одного тиража, для более точного результата. Есть вероятность что результаты, которые вы получите, будут различаться друг от друга.
Из этих итогов можно вывести среднее значение, тем самым у вас будет на руках наиболее точный результат. Испытания нескольких деталей из всей партии намного предпочтительнее.
Человеческий фактор также важен, несмотря на то что все детали выполнялись одним сварочным оборудованием с одинаковыми режимами работы.
Поэтому когда вы берёте лишь один образец, вы можете наткнуться на бракованную деталь, или наоборот пропустить такую, среди множества похожих заготовок из всей партии.