Требования к сварным швам металлоконструкций: РД 34.15.132-96 Сварка и контроль качества сварных соединений металлоконструкций зданий при сооружении промышленных объектов — НПФ Техсервис — Техническое оборудование общепромышленного и нефтепромыслового назначения

Содержание

Требования к сварным швам металлоконструкций

Соединение, полученное методом дуговой сварки, должно обеспечивать нормальную работоспособность изделия при определенных условиях его эксплуатации. Даже по истечению времени оно должно сохранять первоначальную прочность и выносливость. Тем более если выполняется изготовление зданий из металлоконструкций или производство других ответственных механизмов и устройств.

Поэтому к качеству сварных швов металлоконструкций предъявляются определенные требования, которые зависят в основном от назначения изделия. Но существуют и общие положения, без соблюдения которых соединение не будет надежным и долговечным.

Механические свойства

От этих показателей напрямую зависит надежность всей конструкции. Каждой марке стали присущи свои характеристики, поэтому сварочные материалы выбираются в зависимости от них и химического состава. Только в этом случае механические свойства соединения будут аналогичны основному металлу, что обеспечит необходимые свойства конструкции.

Основные показатели механических свойств:

относительное удлинение – соотношение первоначальной длины сварного шва (наплавленного металла) и размера после его растяжения, как правило, должен быть в пределах 14-16 %;
предел прочности (временное сопротивление разрыву) – испытание выполняется методом растяжения образца на специальном оборудовании до момента трещинообразования, измеряется в МПа и должен соответствовать аналогичному значению свариваемой стали;
твердость – также не должна сильно отличаться от показателей основного металла.

Технологические требования

Стыковые соединения должны быть с полным проваром (на всю толщину основного металла), что способствует их эффективной работе в условиях динамических и вибрационных нагрузок.

К угловым сварным швам металлоконструкций требования выдвигаются с учетом их конструкционных особенностей, которые не всегда позволяют проплавить сталь на всю толщину или это нецелесообразно с технологических соображений.

Тавровые соединения должны быть с полным проваром лишь в тех случаях, когда на них воздействуют постоянные нагрузки. А достигается это при помощи скоса кромок:

1-стороннего – при сварке стали толщиной до 20 мм;
2-стороннего – основной металл свыше 20 мм.

Внешний вид

Внешний вид сварного соединения металлоконструкций должен удовлетворять следующим требованиям:

шов должен иметь плавный переход к основному металлу, малейшие подрезы не допускаются, это существенно снижает его прочностные характеристики;
катет, количество проходов, протяженность, выпуклость или вогнутость шва должны соответствовать конструкторской документации.

На поверхности сварного шва не допускается наличие внешних (наплывы, прожоги, подрезы, непровар) и внутренних (трещины, поры) дефектов.

Если соединение, полученное электродуговой сваркой, отвечает всем вышеперечисленным требованиям, за качество и надежность металлоконструкции можно не беспокоиться – она будет продуктивно работать на протяжении длительного времени.

Самые лучшие посты

Требования к сварным швам металлоконструкций

В процессе производства и монтажа металлических конструкций часто возникает необходимость в использовании сварных соединений. Сварочные работы проводятся в соответствии с проектной документацией или технологическим процессом. Эта документация содержит стандартные или специальные инструкции, которых нужно беспрекословно придерживаться, чтобы добиться наилучшего качества шовных соединений. Сварные швы металлоконструкций должны обладать высокими показателями прочности и долговечности. Их эксплуатационные характеристики и уровень качества обозначены в ГОСТ 23118-12.

Каким требованиям должен соответствовать металл шва?

Металл, из которого производятся шовные соединения, должен соответствовать ряду стандартных норм. Перечислим основные требования к сварным швам металлоконструкций:

величина относительного удлинения материала должна составлять 16 % и более;

ударная вязкость металла должна составлять более 24 Дж/см², этот показатель замеряют при среднесуточной температуре воздуха в наиболее холодный 5-дневный период;
металл, из которого изготовлены сварные соединения и швы металлоконструкций, должен иметь такие же (или более высокие) характеристики временного сопротивления разрыву, как и у основного металла, из которого состоят свариваемые изделия;
если металлоизделия свариваются в заводских условиях, необходимо следить за тем, чтобы коэффициент твердости металла шовного соединения составлял менее 350 HV для металлических конструкций 1-й группы и до 400 HV для изделий других групп, описанных в СНиП II-23-81;
если сварочные работы проводятся непосредственно в процессе монтажа и сборки конструкций, коэффициент твердости шовного металла не должен превышать значение 400 HV.

Соблюдение всех перечисленных требований и тщательный контроль сварных швов металлоконструкций позволят обеспечить надежность и долговечность сварных соединений, предотвратить преждевременную потерю прочности и избежать аварийного разрушения металлических изделий.

Классификация швов по уровню качества

Шовные соединения по уровню качества условно делятся на три основных категории.

I категория. В первую категорию относят шовные соединения с наиболее высокими эксплуатационными характеристиками (прочностью, долговечностью, стойкостью к разрывам и пр.) В частности, к таковым относятся следующие типы швов:

поперечные стыковые соединения, подвергающиеся сильным растягивающим напряжениям;
нахлесточные, тавровые и угловые шовные соединения, которые работают на отрыв при растягивающих напряжениях;
швы в металлических изделиях, которые согласно СНиП II-23-81 отнесены к 1-й группе (или ко 2-й группе при условии, что температура воздуха в месте возведения металлической конструкции опускается ниже отметки -45 °С).

II категория. Во вторую категорию входят швы со средними показателями качества. К таким сварным соединениям относятся:

продольные стыковые элементы, на которые воздействует напряжение сдвига;
связующие угловые швы в металлоизделиях 2-й и 3-й группы, подвергающиеся растягивающим напряжениям;
швы в углах и стыках, предназначенные для соединения фасонок со сжатыми деталями металлоизделий.

III категория. К данной категории относятся шовные сварные соединения низкого качества, среди которых:

поперечные соединения в стыках, подверженные сжимающим напряжениям;
продольные швы в стыках, а также связующие соединения в углах, используемые в сжатых элементах конструкций;
швы в стыках и углах, применяемые во вспомогательных деталях металлоизделий.

Требования к сварным швам металлоконструкций

Механические свойства

Основные показатели механических свойств:

относительное удлинение – соотношение первоначальной длины сварного шва (наплавленного металла) и размера после его растяжения, как правило, должен быть в пределах 14-16 %;

предел прочности (временное сопротивление разрыву) – испытание выполняется методом растяжения образца на специальном оборудовании до момента трещинообразования, измеряется в МПа и должен соответствовать аналогичному значению свариваемой стали;
твердость – также не должна сильно отличаться от показателей основного металла.

Технологические требования

1-стороннего – при сварке стали толщиной до 20 мм;

2-стороннего – основной металл свыше 20 мм.

Внешний вид

Внешний вид сварного соединения металлоконструкций должен удовлетворять следующим требованиям:

шов должен иметь плавный переход к основному металлу, малейшие подрезы не допускаются, это существенно снижает его прочностные характеристики;
катет, количество проходов, протяженность, выпуклость или вогнутость шва должны соответствовать конструкторской документации.

разбираемся в сортаменте и нюансах соединения

Вопросы, рассмотренные в материале:

Типы и элементы сварных металлоконструкций

Материалы элементов сварных металлоконструкций
Соединение элементов сварных металлоконструкций

Элементы сварных металлоконструкций должны быть правильно подобраны на стадии проектирования. Важно учесть тип материала, нагрузку на него, способ соединения и многое другое. В противном случае под угрозой окажется надежность всей постройки или узла.

Несмотря на то, что для изготовления сварных металлоконструкций используется ограниченный ассортимент металлов, все же он достаточно велик, чтобы сходу разобраться в преимуществах того или иного сорта стали или сплава. В нашем материале мы расскажем о самых ходовых металлах для элементов сварных металлоконструкций, о самих элементах, а также о способе их соединения.

Типы и элементы сварных металлоконструкций

Сварные металлоконструкции изготавливают из профильного или листового металла методом сварки. Изделия делаются неразборными. Одна из важных особенностей соединения – использование в работе всей площади сечения свариваемых деталей. Именно эту особенность считают главным преимуществом неразборных конструкций.

Существует большое разнообразие технологий сварки, используемых материалов, а также типов изготавливаемых конструкций. Это дает возможность применять сварные металлоконструкции на предприятиях машиностроения, в строительных организациях, на судостроительных заводах и пр. Неудобством такого разнообразия продукции является невозможность их общей для всего рынка классификации.

Давайте рассмотрим одинаковые для всех сварных изделий признаки, которые отмечаются специалистами:

По виду деталей, из которых собирается сварная металлоконструкция:

листосварные;
листовые штампованные;
сварные листовые штампованные;
ковано-сварные;
штампосварные;
заготовки листовые.

В соответствии с областью применения сварных металлоконструкций:

авиационные;
транспортные;
вагонные;
судовые;
строительные и др.

По особенностям изготовления сварных металлоконструкций:

по типу сварного соединения – тавровое, встык, угловой или иное;
по расположению деталей относительно друг друга;
по применяемой для соединения технологии работ;
по техническим условиям работ;
по величине толщины деталей;
по применяемым сплавам металлов.

В соответствии с особенностями использования металлических изделий.

Это последний из признаков классификации. Он самый распространенный, особенно при проектировании металлоконструкций, изготавливаемых с применением сварочных работ.

Особенности использования следующих видов изделий определяют наиболее важные элементы конструкции:

Балки – один из элементов изделия, в процессе эксплуатации подвергается нагрузкам на поперечный изгиб. Несколько жестко соединенных балок создают рамную конструкцию.
Колонна – элемент металлоконструкции, основным видом нагрузки на него является простое сжатие или сжатие с продольным изгибом.
Решетчатые конструкции – это элементы, представляющие собой систему стержней. Их узлы связываются друг с другом так, чтобы основными видами нагрузок прочих элементов металлоконструкции были растяжение и сжатие. К данному типу изделий относят: фермы, каркасы, мачты и пр.
Оболочковые – эти конструкции существуют для работы под избыточным давлением. Самое главное требование, предъявляемое к ним, – герметичность сварных швов, соединяющих разные элементы металлоконструкции. Оболочковыми изделиями являются: емкости, резервуары, самые разные трубопроводы и прочие изделия.
Транспортные корпусные изделия – основными их характеристиками являются низкий вес и максимально возможная жесткость. Наиболее яркими представителями семейства транспортных корпусных металлоконструкций являются вагоны для поездов, кузова для автомобилей, судовые корпусы и прочие изделия.

Помимо перечисленных, к элементам сварных металлоконструкций можно отнести части механизмов и приборов, нагрузка на которые носит переменный характер, она может повторяться многократно или периодически возникать в определенные моменты времени. Главное требование к таким частям – их точные размеры, а также соблюдение параметров отклонений от необходимой формы и шероховатости. Исходя из них, изделия обязательно подвергаются дополнительной механической обработке. Примерами такого вида элементов могут служить станины, колеса и колесные пары, валы и пр.

Материалы изготовления элементов сварных металлоконструкций

Основными материалами, из которых производят элементы сварных металлоконструкций, являются низколегированные стали, углеродистые стали, а иногда алюминиевые и титановые сплавы. Выбор сырья зависит от назначения изделия. Это обозначено в ГОСТ 380-71, где сталь углеродистая делится на три категории (А, Б, В) по назначению металлоконструкции, если она обычного качества, или на шесть категорий, если ее показатели нормируются.

Для изготовления элементов сварных металлоконструкций чаще всего применяют сталь СтЗ. Она чрезвычайно пластична, имеет высокие механические свойства, хорошо варится, а также не подвергается закалке. Для изготовления несущих элементов изделия используют, как правило, сталь мартеновскую, входящую в группу В.

Термическое упрочнение сталей и комплексное легирование повышают прочность изделий, что позволяет уменьшить их массу. Примером может служить сталь 15ХГ2СФМР, являющаяся комплексно-легированной. В ее состав (в дополнение к обычным легирующим веществам) включен бор (Р) и молибден (М), что дает временное сопротивление 85–100 кгс/мм² или 850–981 МПа.

Термически упрочняют стали низколегированные, малоуглеродистые СтЗ и пр. Результатом термического упрочнения является повышение механических свойств до 25 % у малоуглеродистых сталей и до 50 % у низколегированных.

У алюминиевых сплавов механические свойства (ав = 320 — 380 МПа и Е = 7 ГПа) существенно ниже, чем у стали СтЗ. Несмотря на это, их начали использовать для создания крановых сварных металлоконструкций, и достаточно успешно. Алюминиевые сплавы имеют небольшую плотность (2,7 г/см³), повышенную пластичность при высоких температурах, прекрасные механические свойства при низких температурах с неизменяемой ударной вязкостью, а также высокую стойкость к коррозии.

Рекомендовано к прочтению

Для производства крановых сварных металлоконструкций используют: на мало напряженные конструкции – сплавы алюминия АМгМ, АД31Т, на средне напряженные конструкции – АМг5М, АМгбМ, АДЗЗТ1, а на сильно напряженные металлоконструкции – АМгбШ, В95Т, АД35Т1.

Достоинства титановых и алюминиевых сплавов открывают большие перспективы для их применения. Сплавы титана ВТЗ-1, ВТ5-1, ВТ6, ОТ4, ВТ8 и пр. имеют свои преимущества. Стойкости к коррозии с небольшими плотностью (4,52 г/см³) и коэффициентом линейного расширения сочетается у них с высокими механическими свойствами (а = 700-1250 МПа). Они могут обрабатываться давлением без применения нагрева, пластичны, неплохо поддаются сварке, подходят для производства элементов конструкций, предназначенных для работы в большом диапазоне температур, начиная от -190 °С и до +500 °С.

Соединение элементов сварных металлоконструкций

Рассмотрим признаки, по которым классифицируют сварные соединения:

расположение примыканий деталей;
тип сварного соединения;
технология сварки;
условия осуществления процесса сварки;
толщина детали;
марка стали, из которой изготовлены детали.

В зависимости от геометрии расположения элементов различают четыре вида стыковых швов:

Встык – примыкание элементов конструкции идет в одной плоскости.
Внахлест – края заготовок перекрывают друг друга.
Угловое соединение – связывает кромки элементов металлоконструкции под любым углом.
Тавровое – смыкание одной из заготовок с другой происходит торцевой плоскостью.

Наиболее часто встречающимся видом соединения элементов сварных металлоконструкций являются угловое и встык. Давайте рассмотрим правила проведения таких сварочных работ.

При стыковом соединении сварной шов изготавливают прямым полным проваром всей толщины элементов конструкции. Также можно использовать технологию сварки с выводными планками. При проведении работ вне цеха элементы соединяют сваркой только с одной стороны и последующей подваркой корня на сварном шве. Таким образом работа проводится только по одной кромке, постепенно заполняя весь зазор между краями заготовок.

Соединение с выводными планками (подкладками) имеет ряд отличий. Первое – подкладки ставятся со стороны краев соединяемых заготовок. Второе различие в зазорах – при сварке вручную между кромками должно быть около 7 мм, а при автоматизированной сварке – 1,6 см. Третье – выбор толщины планки зависит от режима сварки и величины тока. Важно подобрать ее так, чтобы в процессе проведения работы на подкладке не образовался прожог.

Довольно часто при стыковых соединениях элементов сварных металлоконструкций заготовки имеют различную толщину. Тогда применяют фрезеровку или строжку, выбирая угол наклона края более толстой заготовки. Для растянутых частей конструкции (например, консоли и подвески) он равен уклону 1:8, а для сжатых (например, для стойки и опоры) – 1:5.

Большая нагрузка, чем на стыковые соединения, выпадает на угловые, причем наибольшей является растягивание по толщине заготовки. По этой причине были разработаны определенные требования к такому соединению:

Запрещается использование углового одностороннего стыкового шва в нагружаемых конструкциях. Для них необходимо двустороннее соединение. Причина: вверху валика снижается концентрация деформаций.
В случае невозможности создания двустороннего соединения, делают одностороннее, но разделку кромок не проводят, а сварка проходит при минимальном количестве наплавляемого метала. Таким образом, шов полностью не проплавляется.
При возникновении статических нагрузок на сварную металлоконструкцию используется сварка неполным соединением, при этом кромки обоих элементов разделываются.
Разделку кромок лучше проводить К-образным способом, вместо V-образного.
При любой возможности необходимо заменять угловое соединение тавровым стыком элементов металлической конструкции.

Одним из важных факторов, влияющих на качество соединения, является режим сварки. Повышенная сила тока может стать причиной неравномерного распределения металла в месте соединения. При малой толщине заготовок и большом токе могут появляться прожоги. Но и небольшие показатели силы тока могут стать причиной плохого качества шва. Возникают области недовара, что приводит к недостаточной прочности шва, а также к образованию трещин внутри соединения.

На качество шва оказывает влияние и скорость, с которой проходит сварка. При высоких показателях не провариваются стыки шва, зазор заполняется не полностью. А при небольшой скорости образуются прожоги, металл же, заполняющий зазор, растекается и создает выпуклости. Специалисты советуют внимательно контролировать скорость сварки, чтобы в среднем она составляла 20 м/ч.

В настоящее время существует большое разнообразие сварных узлов, не меньше и требований, предъявляемых к ним. Примером может служить балочный узел, при работе с которым необходим тщательный контроль взаимного расположения сварочных швов. На его основе удобно рассматривать правильность соединения стыков элементов сварных металлоконструкций. Так вот, расстояние между швами в балочном узле должно быть больше, чем величина толщины самой толстой заготовки, умноженная на 10.

Прочность сварных металлоконструкций также зависит от одновременного наличия в ней участков с местной прочностью и непрочностью. Если оба они присутствуют, то конструкция признается непрочной. Что же это? К участкам с местной прочностью относятся те, к которым приварены ребра жесткости, косынки, накладки и пр. К участкам с непрочностью относят отверстия, непровары, вырезы на элементах конструкции, зазоры, щели.

Причина заключается в действии физических законов в сварочных конструкциях. Они работают следующим образом:

Наибольшая концентрация сил, которые влияют на всю конструкцию, возникает в местах большей прочности и жесткости соединений.
Меньшая концентрация действующих сил появляется в местах меньшей жесткости.

Таким образом, наибольшая опасность возникает в месте хорошо проваренного стыка, если конструкция имеет участок местной непрочности. Поэтому очень важно не допускать этого. Следовательно, возникновение даже небольших непроваров или невысокое качество шва на узлах, работающих с небольшой нагрузкой, рано или поздно приведет к проблемам в конструкции в целом и потребует ее замены.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Стандарты сварки

Этот список находится в стадии разработки (и, вероятно, всегда будет). Надеемся, что он послужит полезным кратким справочником по множеству разнообразных стандартов, используемых для сварки. Попробуйте Ctrl + F, чтобы найти интересующие вас термины.

90 010 Квалификация сварщика — сварка плавлением алюминия Квалификация сварщика — гипербарическая сухая (подводная) сварка 3 9 0010 EN ISO 3834 9002 089000 EN100 Испытание на растяжение EN ISO 901789

Квалификация процедуры
Стандарт	Часть	Описание
EN ISO 11970		Квалификация процедуры — Стальные отливки
EN ISO 15607		Квалификация процедуры — Общие правила для металлов
EN ISO 15608		Группа материалов для квалификации
EN ISO 15609	1	Требуемое содержание WPS — Дуговая сварка
EN ISO 15609	2	Требуемое содержание WPS — Газовая сварка
EN ISO 15609	3	Требуемое содержание WPS — Электронно-лучевая сварка
EN ISO 15609	4	Требуемое содержание WPS — Лазерная сварка
EN ISO 15609	5	Требуемое содержание WPS — Контактная сварка
EN ISO 15609	6	Требуется WPS c содержание — Лазерно-дуговая гибридная сварка
EN ISO 15610		Квалификация процедуры — Использование испытанных расходных материалов
EN ISO 15611		Квалификация процедуры — Использование предыдущего опыта
EN ISO 15612		Процедура квалификация — Использование стандартных процедур сварки
EN ISO 15613		Квалификация процедуры — Предпроизводственные («нестандартные») испытания
EN ISO 15614	1	Квалификация процедуры — Метод испытаний — Arc / Газовая сварка стали / никеля
EN ISO 15614	2	Квалификация процедуры — Метод испытания — Дуговая сварка алюминия
EN ISO 15614	3	Квалификация процедуры — Метод испытания — Сварка плавлением отливки железо
EN ISO 15614	4	Квалификация процедуры n — Метод испытания — Чистовая сварка алюминиевых отливок
EN ISO 15614	5	Квалификация процедуры — Метод испытания — Дуговая сварка титана / циркония
EN ISO 15614	6	Квалификация процедуры — Испытание метод — Дуговая / газовая сварка меди
EN ISO 15614	7	Квалификация процедуры — Метод испытаний — Наплавка
EN ISO 15614	8	Квалификация процедуры — Метод испытания — Труба к трубе- пластинчатая сварка
EN ISO 15614	10	Квалификация процедуры — Метод испытаний — Гипербарическая сухая сварка
EN ISO 15614	11	Квалификация процедуры — Метод испытания — Электронно-лазерная сварка
EN ISO 15614	12	Квалификация процедуры — Метод испытаний — Точечная / шовная / выпуклая сварка 900 08
EN ISO 15614	13	Квалификация процедуры — Метод испытаний — Сварка с осаждением (контактная стыковая сварка) / оплавлением
EN ISO 15614	14	Квалификация процедуры — Метод испытаний — Лазерно-дуговая гибридная сварка сталь / никель
EN ISO 25239	4	Квалификация процедуры — Сварка алюминия трением с перемешиванием
Квалификация сварщика
BS 4872	1	Квалификация сварщика без квалифицированной процедуры — Сварка плавлением стали
BS 4872	2	Квалификация сварщика без аттестационной процедуры — Сварка алюминия MIG / TIG
EN 287	1	Квалификация сварщика — Сварка плавлением сталей
EN 287	6	Квалификация сварщика — Сварка плавлением чугуна
EN 13067		Квалификация сварщика — Термопласт
EN 14730 2	Квалификация сварщика — алюмотермическая сварка рельсов
EN 14732		Квалификация сварщика — Механизированная / автоматическая сварка металлов
EN ISO 9606	1	Квалификация сварщика — сварка плавлением стали
EN ISO 9606	2
EN ISO 9606	3	Квалификация сварщика — сварка плавлением меди
EN ISO 9606	4	Квалификация сварщика — сварка плавлением никеля
EN ISO 9606	5	Квалификация сварщика — Сварка плавлением титана / циркония
EN ISO 15618	1	Квалификация сварщика — Гипербарическая мокрая (подводная) сварка
EN ISO 15618	2
EN ISO 25239	3	Квалификация сварщика — сварка трением алюминия с перемешиванием
ISO 24394		Квалификация сварщика — сварка плавлением металлов для авиакосмической промышленности
Требования к качеству
EN ISO 14731		Координация сварки
PD CEN / TR 16826		Требования к руководителю сварки пластмасс
EN 1090	2	Технические требования к стальным конструкциям
EN 1090	Технические требования для алюминиевых конструкций
PD 6705-3		Рекомендации для алюминиевых конструкций 1090-3
EN ISO 13920		Допуски на размеры сварных конструкций
EN ISO 3834	1	Требования к качеству сварки плавлением — выбор уровня качества
EN ISO 3834	2	Требования к качеству сварки плавлением — комплексные
EN ISO 3834	3	Требования к качеству сварки плавлением — стандартный
4	Требования к качеству сварки плавлением — элементарные
EN ISO 3834	5	Требования к качеству сварки плавлением — требования к документам
PD CEN ISO / TR 3834-6	6	Руководство по внедрению системы качества
EN ISO 14554	1	Требования к качеству контактной сварки — комплексные
EN ISO 14554	2	Требования к качеству контактной сварки — элементарные
EN ISO 17663		Требования к качеству термообработки
EN 50504		Валидация оборудования для дуговой сварки
EN ISO 17662		Калибровка сварочного и вспомогательного оборудования
PD ISO / TR 18491		Измерение энергии сварки 900 08
Терминология и словарь
EN 14610		Определения процессов сварки металлов
EN ISO 4063		Названия и номера процессов
PD CEN ISO / TR 20172		Группировка европейских материалов
PD CEN ISO / TR 20173		Группировка американских материалов
PD CEN ISO / TR 20174		Группировка японских материалов
EN ISO 6947		Сварочные позиции
PD CEN / TR 14633		Сравнение положений сварки
BS 499		Глоссарий по сварке / пайке / термической резке
EN 1792		Многоязычный перечень терминов
EN ISO 17659		Термины для сварных швов и соединений
EN 12584 / ISO 17658		Многоязычный список терминов с иллюстрацией пайки
ISO 857	2	Словарь терминов по пайке и пайке
PD CEN / TR 14599		Термины и определения
PD ISO / TR 25901		Словарь 16	EN 17677	Словарь контактной сварки
Условные обозначения и рисунки
EN 2574		Информация на чертежах
EN 27826		Символы для оборудования для контактной сварки
EN ISO 2553		Символы для сварных соединений
Конструкция соединения
EN 1708		Детали сварного шва для стали
EN ISO 9692		Рекомендуемая подготовка швов
Информация / руководство
BS 8548		Дуговая сварка арматурной стали
EN 1011	1	Руководство по дуговой сварке
EN 1011	2	Руководство по дуговой сварке ферритных сталей
EN 100008
EN	3	Руководство по дуговой сварке нержавеющих сталей
EN 1011	4	Руководство по дуговой сварке алюминия
EN 1011	5	Руководство по дуговой сварке плакированных сталей
EN 1011	6	Руководство по лазерной сварке
EN 1011	7	Руководство по электронно-лучевой сварке
EN 1011	8	Руководство по сварке чугунов
EN ISO 17660		Сварка арматурной стали
EN ISO 13916	Контроль температуры предварительного нагрева и промежуточного прохода
PD CEN ISO / TR 14745		Параметры PWHT для сталей
BD CEN / TR 15135		Расчет и неразрушающий контроль сварных швов
PD ISO / TR 10809	2	Сварка чугуна
PD ISO / TS 18166		Численное моделирование сварки
Неразрушающий контроль
EN ISO 9712		Персонал NDT
EN ISO 17635		Общие правила NDT
EN ISO 17637		Визуальный контроль
EN ISO 3452	1	испытания
EN ISO 17638		Контроль магнитных частиц
EN ISO 17636		Радиографический контроль
EN ISO 10863		Ультразвуковой контроль — дифракция времени полета
EN ISO 135		Ультразвуковой контроль
EN ISO 17640		Ультразвуковой контроль
EN ISO 22825		Ультразвуковой контроль
EN ISO 23279		Ультразвуковой контроль и индикация
	НК термопластичных соединений
Разрушающий контроль
EN ISO 17639		Макроскопические и микроскопические испытания
EN ISO 5173		Испытания на изгиб
EN ISO 8249		Ферритовые числа
EN ISO 9015		Испытания на твердость
EN ISO 9016		Испытание на удар
EN ISO 5178		Испытание на растяжение
EN ISO 4136		Испытание на растяжение
EN ISO 9018
	Испытания на излом
EN 12814		Разрушающие испытания термопластичных соединений
Дефекты сварного шва и приемка
EN ISO 6520		Классификация геометрических дефектов
PD CEN ISO / TS 17845		Система обозначений дефектов
EN ISO 17658		Несовершенство процессов резания

06000 EN ISO феррит тестирование BS BS

Классификация дефектов термопластичных сварных швов

EN ISO 5817

Уровни качества сварных швов плавлением стали / никеля / титана

EN ISO 10042

Уровни качества сварных швов плавлением алюминия

EN ISO 12932

Уровни качества для лазерно-дуговой гибридной сварки стали / никеля

EN ISO 13919

Уровни качества для электронно-лазерной сварки стали / алюминия

EN 14730

Приемка для алюминотермических сварных швов

PD CEN / T R 15235

Методы оценки дефектов металлических конструкций

EN ISO 10675

Уровни приемлемости для рентгенографии

EN ISO 11666

Уровни приемлемости для ультразвукового контроля

EN ISO 23278

Уровни приемлемости для MPI

EN ISO 23277

Уровни приемлемости для проникающего контроля

Испытания на свариваемость

BS 7363

Метод испытания валика на пластину для сварных швов

EN ISO 3690

Определение содержания водорода в металле дуговой сварки

EN ISO 17641

Испытания на образование горячих трещин

EN ISO 17642

Испытания на холодное растрескивание

PD CEN ISO / TR 17844

Предотвращение образования холодных трещин МЕТОДЫ

EN ISO 17652

Испытания межоперационной грунтовки

EN ISO 1676510

Расходные материалы — общие

EN ISO 14175

Газы и газовые смеси

EN ISO 14344

Покупка сварочных материалов

EN ISO 544

Условия поставки присадочных материалов и флюсов

EN 12074

EN ISO 544

Требования к качеству производства, поставки и распределения расходных материалов

EN 22401

Расчет эффективности, восстановления и осаждения покрытых электродов

EN ISO 6847

Испытания расходных материалов

EN 14532

Методы испытаний и требования к качеству присадочных материалов

EN ISO 14372

Определение влагостойкости электродов MMA

EN ISO 15792

Испытания расходных материалов

Расходные материалы — MMA

EN ISO 2560

Стали

EN ISO 18275

Высокопрочные стали

EN ISO 3580

Устойчивые к ползучести стали

EN ISO 3581

Нержавеющая / жаропрочная -стойкие стали

EN ISO 14172

Никель

EN ISO 17777

Медь

EN ISO 1071

Чугун

0006 Расходные материалы — MIG / MAG

EN ISO 14341

Стали

EN ISO 16834

Высокопрочные стали

EN ISO 21952

Устойчивые к ползучести стали

EN ISO 14343

-стойкие стали

EN ISO 18273

Алюминий

EN ISO 18274

Никель

EN ISO 24373

Медь

EN ISO 101016

EN ISO 24034

Титан

Расходные материалы — TIG

EN ISO 636

Стали

EN ISO 16834

Высокопрочные стали

EN ISO 21952

Ползучесть стали

EN ISO 14343

тепла -стойкие стали

EN ISO 18273

Алюминий

EN ISO 18274

Никель

EN ISO 24373

Медь

EN ISO 101016

EN ISO 24034

Титан

Расходные материалы — дуга под флюсом

EN ISO 14171

Стали

EN ISO 26304

Высокопрочные стали

EN ISO 24598

Устойчивые к ползучести стали

EN ISO 14343

-стойкие стали

EN ISO 18274

Никель

EN ISO 14174

Флюсы

Расходные материалы — Порошковая проволока

EN ISO 17632

Стали

EN ISO 18276

Высокопрочные стали

EN ISO 17634

Стали, устойчивые к ползучести

EN ISO 17633

Нержавеющая сталь -стойкие стали

EN ISO 12153

Никель

EN ISO 1071

Чугун

Расходные материалы — Газовая сварка

EN 12536

Стали

EN 1071

Чугун

Дуговая сварка

EN 60974

Оборудование для дуговой сварки

EN ISO 6848

Вольфрамовые электроды

EN ISO 14555

Дуговая сварка шпильками

Сварка сопротивлением

BS 807

Электроды для точечной сварки

BS 1140

Точечная сварка низкоуглеродистых сталей

BS 4129

Сварочные грунтовки / герметики / клеи и воски

4204

Оплавление стальных труб под давлением

BS 4215

Электроды, электрододержатели и вспомогательное оборудование

BS 6944

Оплавление стыковых соединений черных металлов

BS 7670

Сварка стальные гайки и болты

EN 28167

Выступы для контактной сварки

EN 62135

Оборудование для контактной сварки

EN ISO 14373

Процедура точечной сварки сталей

/ Сварка трением с перемешиванием

EN ISO 15620

Сварка металлов трением

EN ISO 25239

Сварка алюминия трением с перемешиванием

Aerospace

EN 4632

Свариваемость и пайка материалов для авиакосмической промышленности

EN 4677

Качество электронно-лучевой сварки

EN 4678

Качество лазерной сварки

ISO

ISO 1620338

Контактная точечная и шовная сварка для авиации и космонавтики

ISO 17533

Информация по сварке для проектной документации

Трубопровод

BS 2633

Дуговая сварка жидкостей для труб из ферритной стали, класс 1

BS 2971

Дуговая сварка, класс 2, для труб из ферритной стали, транспортирующих жидкости

BS 4515

/ трубопроводы из углеродистой марганцевой стали

BS 4515

Сварка дуплексных трубопроводов из нержавеющей стали

BS 4677

Дуговая сварка трубопроводов из аустенитной нержавеющей стали, транспортирующих жидкости

BS 6990

Код практики сварки стальных труб, содержащих жидкости

EN 14163

Сварка трубопроводов

Железная дорога

EN 14587

Стыковая сварка рельсов оплавлением

EN 14730

Квалификация процесса — алюминотермическая сварка рельсов

EN 14730

Квалификация сварщика — Алюминоотермическая сварка08

19

EN 15085		Контроль качества и проверка сварки железнодорожных транспортных средств и компонентов
EN 15594		Ремонт рельсов дуговой сваркой
EN 16771		Алюминотермическая сварка рифленых стенок
Отливки
BS 4570		Сварка плавлением стальных отливок
Термопласты
EN 12943		Присадочные металлы
EN 13705		Оборудование для сварки горячим газом / экструзией
PD CEN / TS 16892		Спецификация процедур сварки
Здоровье / безопасность / окружающая среда
EN 14717		Контрольный список по охране окружающей среды
PD ISO / TR 18786		Рекомендации по оценке рисков
EN 166		Защита глаз
EN 169

	EN 170		Защита глаз
EN 171		Защита глаз
EN 175		Защита глаз / лица
EN 379		Автоматические солнцезащитные очки
EN 12477		Перчатки
EN ISO 11611		Защитная одежда
EN 12477		Защитная одежда
EN ISO 10882		Отбор проб дыма в зоне дыхания
EN		Отбор проб дыма
EN ISO 15012		Оборудование для удаления дыма
EN ISO 25980		Шторы и экраны

Особенности конструкций сварных швов и прилегающих зон, образующихся при сварке взрывом листовой стали

[1] Меткалф А.Г. Интерфейсы в металлических матричных композитах. 1, под редакцией A. G. Metcalfe Academic Press, NY (1974), стр.112.

[2] Н.Чавла, К.К. Чавла: Композиты с металлической матрицей (Спрингер, Нью-Йорк, 2006 г.).

[3] С. Суреш, А. Мортенсен и А. Нидлман: Основы металл-матричных композитов (Баттерворт-Хайнеманн, США, 1993).

[4] А. А. Дерибас: Физика упрочнения и сварка взрывом, Наука (1972) с.221.

[5] Б.Crossland: Сварка металлов взрывом и ее применение (Clarendon press, Oxford 1982).

[6] И.А. Батаев, Д. Павлюкова, Т.В. Журавина, Е.Б. Макарова, Д.С.Терентьев: Обработка металлов. 46 (2010) с.6.

[7] Батаев И.А., Батаев А.А., Мали В.И., Есиков М.А., Материалы X Международной конференции Забабахинские чтения. Издано Российским федеральным ядерным центром — ВНИИ технической физики, Снежинск, 15-19 марта (2010).

Консервационная линия

Высокое качество подготовки поверхности и совместная защита металлопроката являются главными приоритетами для обеспечения максимального срока службы и качества защитного покрытия. Эта подготовка может быть произведена дробеструйной обработкой с последующим покрытием металлопроката электропроводящей защитной грунтовкой на стадии выпуска в производство. После сборки металлоконструкций изделие требует обезжиривания и защиты сварных швов. Это эффективно сокращает время подготовки продукта перед окончательной окраской.

В стандартную комплектацию линии дробеструйной обработки и консервации металлопроката производства Техвагонмаш входит следующее оборудование:

Погрузочная стойка,
Конвейерная система,
Камера предварительной сушки и нагрева,
Дробеструйная камера,
Малярная будка,
Сушильная камера,
Стойка приемная.

По желанию заказчика линия может быть дополнена дробеструйной камерой для удаления воды (льда, снега) и грязи.

1. Загрузочная стойка

2. Конвейерная система

3. Камера предварительной сушки и нагрева.

4. Дробеструйная камера

5. Малярная будка

6. Сушильная камера

7.Приемная стойка

Камера предварительной сушки и нагрева

Металлопрокат, проходя камеру предварительной сушки и нагрева (с установленной внутренней температурой 250 С), сушат от влаги и масляных фракций и нагревают до 35-40 С. Свободная от влаги поверхность препятствует прилипанию абразивных материалов внутри камеры, а предварительный нагрев способствует более эффективной очистке поверхности металлических валков.Кроме того, такая температура улучшает качество окраски и значительно сокращает время дальнейшего высыхания. Сушка становится более эффективной за счет принудительной конвекции воздуха. Часть нагретого циркуляционного воздуха проходит через соединительный канал в камеру окончательной сушки для его нагрева, если требуется тепло. В качестве энергоносителя можно использовать природный газ, дизельное топливо, электроэнергию или перегретый пар.

Дробеструйные аппараты

После предварительной сварки рулон передаточным столом перемещается в дробеструйную камеру.На входе в дробеструйную камеру установлен датчик, определяющий высоту металлического рулона и подающий сигнал о движении подметающей щетки дробеструйного средства вверх / вниз. Дробеструйная камера обеспечивает очистку продукта степени 2 ^и согласно SA 2.5 SIS 055900 от ржавчины, окалины и других посторонних предметов с обеих сторон. В зависимости от максимальных размеров обрабатываемого металлопроката дробеструйная камера может иметь от 4 до 8 дробеструйных аппаратов. Дробеструйные аппараты расположены под эффективным углом к поверхности сверху и за рулоном металла, что исключает слепые зоны.

Внутреннее пространство камеры облицовано пластинами из износостойкой марганцевой стали. Дробеструйные аппараты очень важны, их части работают в условиях сильного абразивного износа. По этой причине дробеструйные аппараты производства Техвагонмаш изготавливаются из высокопрочных материалов, обеспечивающих длительный срок службы.

Удаление струи с поверхности металлического рулона — очень важное условие. Предусмотрена очистка поверхности щеткой и сжатым воздухом.

Покрасочная кабина

Металлопрокат после дробеструйной обработки поступает в окрасочную кабину .

Чтобы свести к минимуму вытекание краски, окрасочная камера оснащена системой датчиков, определяющих ширину и высоту окрашиваемого продукта и наносящих грунтовку точно на продукт. Покрасочное оборудование обеспечивает толщину покрытия 15-20 мкм.

Во избежание повреждения сырой краски металлический рулон перемещается цепным конвейером с несущими элементами.Обеспечивает минимальный контакт с окрашенной поверхностью. Краска, не попавшая в продукт, забирается воздушным потоком и направляется в лабиринтные фильтры, установленные на боковых каналах воздуховодов. Отфильтрованный отработанный воздух выбрасывается в атмосферу.

Сушильная камера

Камера сушки грунтовки работает в режиме рециркуляции: нагретый воздух подается из камеры предварительной сушки с 10-15% забора свежего воздуха «с улицы» для предотвращения перенасыщения рециркулирующего воздуха растворителями.Температура от 30 С до 80 С устанавливается в зависимости от типа грунтовки. Как и в окрасочной камере, транспортировка осуществляется цепным конвейером с несущими элементами. Гарантирует минимальный контакт окрашенной поверхности с конвейерной поверхностью, защищая окрашенную поверхность от повреждений. Линия оснащена специальными фильтрами, обеспечивающими фильтрацию удаляемого воздуха на 92-98%.

Техвагонмаш предлагает различные автоматизированные линии по производству листового и сортового проката. Для повышения эффективности работы эти линии настраиваются в соответствии с условиями мастерской заказчика.За последние годы «Техвагонамш» спроектировал и поставил около 10 линий для разных заказчиков, работающих в различных отраслях (судостроение, вагоностроение, мостовые и строительные металлоконструкции).

Соединение гибридных конструкций металл-пластик с использованием лазерного излучения с учетом структуры поверхности металла

Легкая конструкция — центральная технология в современном промышленном производстве. Одним из способов достижения климатических целей является производство гибридных соединений металла и пластика. Процесс производства этих гибридных деталей можно разделить на сборку в форме и сборку после формования. Постформовочная сборка включает термическое соединение с помощью лазера, которое применяется в контексте данной статьи.Для исследований объединены и проанализированы четыре пластика (MABS, PA6.6-GF35, PP и PC), которые различаются своими свойствами, и три металла (нелегированная сталь, нержавеющая сталь и алюминий). Эти материалы нашли применение, поскольку они имеют огромное значение в автомобильной промышленности. Предварительные исследования показали, что адгезионная связь между двумя материалами достигается с помощью металла со структурированной поверхностью. Согласно этим исследованиям, испытаны три процесса структурирования металлов (селективное лазерное плавление (SLM), NRX и сварная металлическая ткань).Качество комбинаций материала / конструкции проверяется испытаниями на растяжение и сдвиг, микроскопическими изображениями и переменными климатическими испытаниями. Компаунды с SLM-Structure достигают наивысшей прочности, тогда как соединения с алюминием намного сложнее в производстве.

1. Введение

Легкая конструкция — одна из ключевых технологий 21 века. Помимо замены металлов более легкими материалами, легкая конструкция включает также выборочную комбинацию различных материалов, чтобы объединить их преимущества.Одна из таких комбинаций — так называемое гибридное соединение металла и пластика. Примеры можно найти в автомобильном секторе в передней части Ford Focus или педальном блоке Mercedes-Benz C-Class. Использование гибридных соединений в этих областях приводит к снижению стоимости и веса, а также к увеличению функциональной интеграции.

Производство гибридных деталей осуществляется либо сборкой в форме, либо сборкой после формования. Постформовочная сборка включает в себя, помимо механического соединения и склеивания, также термическое соединение.Термическое соединение включает соединение гибридных соединений металла, пластика с помощью теплового контакта, ультразвуковой индукции и лазерного излучения и было частью нескольких исследований [1–18]. Исследования выявили некоторые ограничения и проблемы процессов. Например, ультразвуковая сварка имеет низкую гибкость геометрии образца, а также небольшую площадь соединения [2]. Напротив, проблемы индукционной сварки заключаются в первую очередь в планировании процесса и управлении, касающемся легко воздействующего магнитного поля и чрезвычайно высоких скоростей нагрева [2].

Гибридное соединение металл-пластик-пластик с помощью лазерного излучения еще не получило промышленного развития, поскольку основные условия, такие как длительная прочность или контроль процесса, не были достаточно изучены.

Термическое соединение с использованием лазерного излучения исследовалось в различных комбинациях. При соединении прозрачных для лазера или частично прозрачных для лазеров пластиков с металлами металлический компонент используется в качестве поглотителя лазерного луча. Таким образом, пластик локально нагревается выше точки плавления, и между соединяемыми партнерами формируются удерживающие силы.Высокая гибкость с точки зрения геометрии соединения, а также чрезвычайно короткое время цикла делают этот процесс пригодным для применения в среднем и крупномасштабном производстве. Термическое соединение с помощью лазерного излучения исследовалось в различных комбинациях материалов, таких как полиэтилентерефталат (ПЭТ) со сталью [4, 19, 20] или полиамид 6 (PA6) или полиамид 66 (PA66) с нелегированной сталью [21, 22 ]. Под действием внешних сил контакт стыкуемых партнеров влияет на смачивание металлической поверхности.Однако, если прозрачность не задана, металл нагревается прямым облучением [12, 22–29].

Бауэрнхубер и Марковиц занимались соединением ПММА и стали с помощью импульсного Nd: YAG-лазера. С одной стороны, было исследовано влияние параметров процесса (время нагрева, настройка лазера, шероховатость поверхности и давление соединения) на прочность сварного шва. С другой стороны, распределение температуры было определено при различных условиях нагрева. Таким образом, более высокая шероховатость поверхности из-за механических анкеров приводит к более высокой прочности сварного шва.Во время процесса соединения в материале появлялись пузыри, которые ослабляют сварной шов, но их можно контролировать с помощью давления соединения [21, 22].

Schricker et al. использовал настоящие результаты PA66 и EN AW 6082, чтобы перенести их на макроскопические структуры, чтобы найти оптимальные углы совмещения для различных структур (просверленные отверстия и канавки). Исследование показывает, что определенная сила сдвига не зависит от конструкции (геометрии и угла выравнивания). Однако угол совмещения зависит от относительной конструкции; например, угол совмещения канавок составляет -45 ° [30].

Предыдущие исследования [4, 12, 19–31] показали, что тип структуры поверхности металлического соединяемого партнера имеет важное влияние на прочность связи. Наибольшая прочность сцепления была достигнута при использовании конструкций с поднутрениями. Пока такая структура могла быть применена только с помощью лазерной техники [32].

Чтобы исследовать применимость и требования к лазерному соединению гибридных смесей, связанные образцы исследуются в испытаниях на прочность, а также в переменных климатических испытаниях.Кроме того, была исследована прочность связи металлических материалов и их поверхностной структуры. Для этого были исследованы четыре пластика и три металла с тремя различными структурами поверхности. В качестве пластиков используются метилметакрилат-акрилонитрил-бутадиен-стирол (MABS), полиамид 6.6 с 35 мас.% Стекловолокна (PA6.6-GF35), полипропилен (PP) и поликарбонат (PC). Они отличаются друг от друга оптическими, реологическими, термическими и механическими свойствами. Кроме того, использовались три различных металлических материала (нелегированная сталь, нержавеющая сталь и алюминий).Структура поверхности была нанесена с использованием трех распространенных технологий: SLM-Process, NRX-Technology и сварки металлической ткани.

2. Методика испытаний

2.1. Геометрия образца

Образец пластика с основным размером ² имеет ступенчатые скачки от 1 мм в направлении толщины. Толщина ступеней составляет от 1 мм до 4 мм. Металлический соединительный элемент представляет собой кубоид размером 80 25 3 мм ³. Структурированная область образца начинается с одной кромки образца и простирается по всей ширине до длины 12.5 мм, что обеспечивает площадь соединения 25 12,5 мм ². На рис. 1 показана геометрия обоих образцов.

2.2. Соединение с помощью лазера

Во время лазерного соединения гибридных соединений металл поглощает излучаемую лазерную энергию и преобразует ее в тепло. Лазерное излучение можно применять двумя способами. В первом методе образец полимера располагается над металлическим образцом. Лазерное излучение проходит через полимер, прежде чем поглощается металлом (рис. 2).

Нагрев осуществляется за счет теплопроводности и излучения в зоне соединения.
Во втором варианте металл размещается над образцом полимера и облучается лазером напрямую. Генерируемое тепло переносится посредством теплопроводности через всю толщину металлического образца в зону соединения. Этот тип нагрева требует больше времени и энергии, чем первый метод, и поэтому не является предпочтительным. Однако первый вариант возможен только для пластиков с высокими передаточными свойствами. В противном случае лазерное излучение уже преобразуется в тепло в полимере и не может распространяться в зону соединения.Прямое излучение металла используется только для комбинаций материалов, которые нельзя соединить с помощью технологии передачи.
В данном исследовании система была сконфигурирована для равномерного нагрева зоны соединения за короткое время. Для экспериментов компания Leister Technologies AG, Кегисвиль, Швейцария предоставила источник диодного лазера (LineBeam), который распределяет однородную линию прямо из диодной стопки с оптической мощностью не более 600 Вт. Для предотвращения обратного отражения излучения в источник лазерный модуль LineBeam собирается под углом 4 °.
Линейный лазер перемещается через зону соединения при постоянном давлении соединения 0,4 МПа. Для равномерного плавления пластика лазер перемещают дважды. При первом переходе металл предварительно нагревается, а при втором переходе — до конечной температуры соединения. Чтобы предотвратить повреждение пластика из-за более высоких температур, температуру можно контролировать с помощью пирометра. Нагрев металла до достижения температуры плавления пластика гарантирует, что расплавленный пластик может течь в полости конструкции.Таким образом, во время охлаждения возникает «механическая блокировка». Охлаждение происходит при постоянном давлении соединения до тех пор, пока весь расплав затвердевает внутри области соединения.
2.3. SLM-Process
Процесс селективной лазерной плавки (SLM-) относится к группе аддитивного производства. В процессе производства порошковый материал наносится на основной лист, который размещается на опускаемом рабочем столе. Под действием лазерного излучения, согласно параметрам САПР, порошок плавится локально.После полного создания структуры на одном слое рабочий стол перемещается вниз на толщину слоя. Эти шаги повторяются до тех пор, пока не будет получена желаемая структура (рисунок 3) [32, 33].

2.4. NRX-Technology
NRX-Technology — это механический метод, защищенный Nucap Industries Inc., Торонто, Канада. Структура поверхности создается зубилным валиком. Когда валик с зубилом соприкасается с металлической пластиной, маленькие крючки смещаются с пластины.Однако нанесенные крючки по-прежнему связаны с пластиной. Размер получившихся крючков (рисунок 4) зависит от размера стамески.

2.5. Сварка металлической ткани на металле
Сварка металлической ткани также относится к группе поверхностных структур, но поверхность металла не обрабатывается. Основной материал и материал металлической ткани одинаковы. Поднутрения металлического соединительного элемента производятся путем сварки металлической ткани (рис. 5).Используемая ткань имеет размер проволоки 0,2–0,3 мм и размер ячейки 0,4–0,5 мм. Сварка выполняется по всей ширине образца таким образом, чтобы ткань не отделялась от основного материала. Дополнительные полосы, приваренные сбоку, необходимы для более прочной связи между тканью и основным материалом, но могут вызвать эффект надреза.

2.6. Испытания на растяжение-сдвиг
Испытания на соединение оцениваются с использованием двух методов: испытание на растяжение-сдвиг в соответствии с DIN ISO 527 [34] и микроскопические изображения.Микроскопические изображения должны иллюстрировать как связь между пластиком и металлом, так и заполнение структур в зоне соединения. Соединение металла-пластика-гибрида основано исключительно на адгезии и закрытии формы. Испытания на растяжение показали, что прочность соединения испытанных комбинаций достигает плато в широком диапазоне подводимой энергии. Слишком большое количество энергии приводит к визуальному разрушению пластикового материала, прежде чем его прочность может снизиться. Причина в том, что полимерный соединяемый партнер не будет поврежден или разрушен при оптимизированной температуре соединения [35].В целом, достижение разрушающей силы, превышающей прочность основного материала соответствующих полимеров, является желательным и подразумевает когезионный разрыв соединения, поскольку адгезионный разрыв означает разрушение самого пограничного слоя.
2.7. Испытание с переменным климатом
С помощью теста с переменным климатом определяется климатическая стабильность соединений. С этой целью соединения с хорошей прочностью сцепления исследуются в переменном климатическом цикле в соответствии с DIN IEC 60068-2-38 [36].Хронологическая последовательность цикла, который повторяется шесть раз, показана на Рисунке 6. После испытания с переменным климатом выветрившиеся смеси также подвергаются испытанию на растяжение-сдвиг в соответствии с DIN ISO 527 [34]. Влияние климатических испытаний на прочность сцепления получено путем сравнения с результатами необработанных смесей.

3. Обсуждение результатов
3.1. Оптические свойства
Метод передачи требует высокого пропускания пластика, а также высокого коэффициента поглощения металла.Напротив, прямое облучение металла не зависит от оптических свойств пластика. В этом случае требуется только высокий коэффициент поглощения. Влияние коэффициента отражения можно не учитывать.
Оптические свойства образцов определяют с использованием спектрометра UV-VIS типа Lambda 1050 от Perkin Elmer Corporation, Уолтем, США. Результаты определения оптических свойств показывают, что аморфные термопласты PC и MABS имеют коэффициент пропускания около 90% на соответствующей длине волны 940 нм.Следовательно, аморфные термопласты требуют меньшей мощности лазера для достижения соединения между двумя соединяемыми партнерами, чем два полукристаллических полимера PA6.6-GF35 и PP (Таблица 1). Полукристаллические термопласты имеют значительно более низкий коэффициент пропускания из-за преломления света кристаллическими структурами, а также стеклянными волокнами в PA6.6-GF35.
Параметр / пластик MABS PA6.6-GF35 PP PC
[%] 92 41 63 89
[%] 8 36 30 11
[%] 0 23 7 0
Самый высокий коэффициент поглощения металлов, независимо от конструкции, у нелегированной стали, в то время как алюминий обеспечивает самое низкое.Сравнение коэффициентов поглощения в зависимости от различных структур показывает, что сварная металлическая ткань достигает наивысшего значения (Таблица 2).
Материал / структура [%] ρ [%]
алюминий / NRX-Structure 30 70
нержавеющая сталь / NRX-Structure 48 52
нелегированная сталь / NRX-Structure 67 33
нержавеющая сталь / SLM-Structure 61 39
нелегированная сталь / SLM-Structure 58 42
алюминий / сварная металлическая ткань 49 51
нержавеющая сталь / сварная металлическая ткань 76 24
нелегированная сталь / сварная металлическая ткань 84 16
3.2. Результаты для соединений с MABS
Согласно предварительному тесту, соединения с MABS могут быть получены с помощью метода передачи. Однако максимальная сила соединения зависит от металлического соединительного элемента.
Кроме того, не удалось обнаружить комбинацию параметров для соединения алюминия со сварной тканью и MABS. Перед соединением пластиковый образец просто подвергается пиролизу.
3.2.1. NRX-Structure
Металлические образцы с NRX-Structure создают когезионный разрыв, когда дано полное соединение между образцами.До энергии соединения 3,0 кДж образцы разрушаются адгезивно, а затем когезионно (рис. 7). Это показывает, что соединение пластика и металла может поглощать более высокие нагрузки, чем сам образец пластика. Энергия, необходимая для полного соединения пластика с металлом, значительно различается для разных металлов. Например, для алюминия требуется энергия соединения в три раза выше, чем для нержавеющей и нелегированной стали (10 кДж).

3.2.2. SLM-Structure
Результаты соединений с MABS и SLM-Structure дают тот же эффект, что и MABS и NRX-Structure.Переход от адгезивного к когезионному разрушению немного выше, чем у NRX-Structures. Подобно NRX-Structure — это переход (2,3 кН) между адгезионным и когезионным разрушением для нержавеющей и нелегированной стали за счет приложения одинаковой подводимой энергии (2 кДж).
3.2.3. Сварная металлическая ткань
Прочностные характеристики MABS и металлических образцов, заполненных сварной металлической тканью, отличаются от двух других структур. Разрывная сила увеличивается с увеличением энергии соединения, пока не будет достигнут переход между когезионным и адгезионным разрушением.Как только достигается температура разложения, разрывное усилие уменьшается, а не достигает предельного значения (Рисунок 8).

Поскольку поверхность металлической ткани имеет сетчатую структуру, пластик имеет неравномерный контакт. Вследствие этого пластиковый образец нагревается с разной скоростью. В местах соприкосновения пластик обладает теплопроводностью. Другие области нагреваются конвекцией, для чего требуется больше времени и более высокая температура (см. Рис. 5). Но более высокая температура приводит к разложению пластмассового материала в областях, нагреваемых током.
По этим образцам невозможно определить точную классификацию двух трещин. Одна из причин — дополнительный материал с острыми краями, который вызывает эффект надреза. Другая причина — это влияние начального разложения пластика на прочность материала.
3.2.4. Испытание в переменных климатических условиях
После проведения испытаний в переменных климатических условиях была обнаружена зависимость металлического соединительного элемента и конструкции от прочности. Испытание на изменение климата не влияет на прочность составов с SLM-Structure.Измеренные значения прочности до и после чередующихся климатических испытаний одинаковы.
Образцы со сварной тканью реагируют аналогичным образом, если компаунд когезионно разрушается в необработанном состоянии. Если он сломается клеем, прочность снизится. Тот факт, что соединения разрушаются когезионно независимо от атмосферных воздействий, доказывает, что испытание на переменный климат не влияет на прочность основного материала MABS.
Независимо от металлического материала, потеря прочности обнаруживается составами с NRX-Structure после испытаний на изменение климата.Причина может заключаться в различном тепловом расширении пластика и металла, которое ослабляет соединение и приводит к менее прочному соединению. Это проявляется только в NRX-Structure, так как эта структура может поглощать силы только в одном направлении. С другими структурами, которые могут поглощать силы во всех трех направлениях, влиянием теплового расширения можно пренебречь, пока конструкции полностью заполнены.
3.3. Результаты для соединений с PA6.6-GF35
Аналогично MABS, PA6.6-GF35 можно сваривать трансмиссионным способом. Из-за значительно более высокой температуры плавления (= 260 ° C) PA6.6-GF35 по сравнению с MABS (= 110 ° C) соединение PA6.6-GF35 и алюминия с NRX-Structure невозможно. Но поскольку внутреннее поглощение выше, PA6.6-GF35 нагревается, в то время как лазер излучает сквозь материал, и его можно соединить с алюминием с помощью сварного образца ткани.
3.3.1. NRX-Structure
Комбинация PA6.6-GF35 с металлическими образцами со структурой NRX показывает почти линейно увеличивающееся усилие отрыва, которое растет с увеличением энергии соединения.Из-за более высокой прочности материала [6] даже при полном соединении полимера с металлическим образцом не может быть достигнуто когезионное разрушение. Таким образом, можно определить максимально достижимую силу отрыва (рисунок 9).

3.3.2. SLM-Structure
Соединение металлов с помощью SLM-Structures и PA6.6-GF35 не является постоянным, поскольку неоднородное распределение стеклянных волокон затрудняет получение воспроизводимого соединения между соединяемыми партнерами.Неоднородное распределение стеклянных волокон может локально воздействовать на структуру SLM с более высокими усилиями, что приводит к ее разрушению. На рис. 10 показаны микроскопические изображения PA6.6-GF35 с нержавеющей сталью со структурой SLM. Как показано, увеличения энергии соединения на 1 кДж достаточно для завершения соединения между металлом и полимером, и в этом случае речь идет о когезионном разрушении. Хотя левое изображение уже показывает «механическую блокировку», видно остаточное количество пузырьков.Увеличение энергии соединения обеспечивает снижение вязкости полимерного расплава. Однако расплав может стекать в нижнюю часть металлической конструкции, и переносимая разрывная сила соединения может достигать более высокого значения, чем сам материал.

3.3.3. Сварная металлическая ткань
Подобно двум другим структурам, увеличение энергии соединения приводит к увеличению переносимой силы до тех пор, пока не будет достигнута характеристика когезионного разрушения или предел прочности ткани.
Предел между разрывом металлической ткани и когезионным разрушением образца зависит от области соединения, на которую действует нагрузка. Выше определенной нагружаемой области соединения требуемая разрушающая сила настолько высока, что прочность основного материала алюминиевой ткани превышается, и образцы разрушаются значительно раньше в ткани.
3.3.4. Чередование климатических испытаний
Чередующиеся климатические испытания приводят к снижению прочности гибридных смесей с PA6.6-GF35 в качестве полимерного соединяющего партнера (Рисунок 11).

В целом снижение прочности можно объяснить водопоглощением полимера во время испытания на переменный климат. Водопоглощение PA6.6-GF35 может достигать 3,5% по весу, что снижает прочность материала.
Влияние переменных климатических испытаний на прочность нержавеющей стали с SLM-Structure может наблюдаться только при больших энергозатратах. Для сравнения: алюминий с образцами сварной ткани не теряет механической прочности, независимо от климатических испытаний.Это связано с тем, что соединения уже при небольших усилиях пробивают разрыв ткани, даже в неответренном состоянии.
3.4. Результаты для соединений с полипропиленом (PP)
По сравнению с аморфными термопластами, коэффициент пропускания полукристаллических термопластов, таких как PP или PA6.6-GF35, значительно ниже (таблица 1). Однако коэффициент пропускания достаточно высок для соединения с лазерной передачей. Одним из преимуществ полипропилена является то, что его можно соединять со всеми комбинациями металлов, независимо от конструкции.Такое поведение основано на низкой температуре плавления (= 163 ° C), а также на низкой вязкости расплава полипропилена [7].
3.4.1. NRX-Structure
Независимо от того, какой металл используется с NRX-Structure, комбинация с PP может привести к переходу к когезионному разрушению смеси. Это обусловлено малым сечением плавления, а также хорошей текучестью расплава полипропилена [8]. При силе 1,3 кН, что соответствует пределу прочности материала на разрыв 21,5 МПа, происходит переход от адгезионного разрушения к когезионному разрушению.
По уже упомянутым причинам этот переход намного ниже при использовании нелегированной стали по сравнению с алюминием. При использовании алюминия достигаются температуры, при которых вязкость расплава полимера достаточно низка для достижения полного соединения посредством «механического сцепления» полимера с металлом.
3.4.2. SLM-Structure
В случае SLM-Structures развитие силы отрыва зависит от металла. Кроме того, нет точного перехода от адгезионного разрушения к когезионному разрушению, поскольку образцы не могут быть соединены при энергозатратах ниже 1.4 кДж. Выше этого уровня все образцы ломаются.
3.4.3. Сварная металлическая ткань
В отличие от других полимеров, полипропилен может быть соединен с любой структурой сварной ткани. Таким образом, разрушение связного образца может быть достигнуто для любого материала. Усилие, необходимое для когезионного разрушения образцов, составляет примерно 0,9 кН.
В процессе соединения полимерный материал втекает в пораженную область ткани из-за низкой вязкости расплава. Следовательно, поперечное сечение образца уменьшается в области ткани.В этой точке (самое тонкое поперечное сечение образца) образец когезионно разрушается (Рисунок 12). При таком структурировании предел механической прочности от клея до когезионного разрыва составляет примерно 24 МПа.

3.4.4. Испытание на изменение климата
Испытания на изменение климата влияют только на комбинацию полипропилена с нелегированной сталью, которая имеет структуру NRX или сварную ткань.
По сравнению с составами, не подвергавшимися атмосферным воздействиям, прочность на разрыв ниже.Об этом может свидетельствовать коррозия металлического партнера по сварке в сварном шве. Коррозия вызывает напряжения, которые снижают прочность склеивания. На образцах из нелегированной стали с SLM-Structure этого не происходит, так как материал нанесенной конструкции не соответствует материалу основы. Кроме того, полимер в основном соединяется с нанесенным материалом, так что коррозия основного материала не влияет на прочность образца. На рисунке 13 показано влияние на силу сцепления нелегированной стали и нержавеющей стали со структурой NRX.Снижение прочности выдержанного состава с ПК и нелегированной сталью может быть результатом термического разложения. Когда подводимая энергия слишком высока, термопластические материалы могут распадаться. Это могло произойти при подводимой энергии 3,5 кДж.

3.5. Результаты для соединений с поликарбонатом (ПК)
В отличие от других полимеров, поликарбонат не соединен с методом передачи, поскольку первые испытания показали тенденцию к возгоранию с использованием этого метода.Как правило, ПК может обугливаться при локальном воздействии большого количества тепла. В частности, в местах контакта металл нагревается от лазерного излучения настолько, что ПК начинает обугливаться. Это заканчивается темным слоем поверх пластиковой поверхности (Рисунок 14), который увеличивает коэффициент поглощения ПК. В любом случае образец ПК сразу же нагревается выше температуры разложения и загорается.

По этой причине ПК присоединяется к металлическому партнеру прямым облучением. Для этого внутри зоны соединения должна быть достигнута температура выше температуры плавления (= 148 ° C).Поскольку тепло проникает через весь металлический образец, требуемая энергия сварки значительно выше, чем в процессе соединения передачи.
3.5.1. NRX-Structure
Разрывная сила образцов ПК с металлами со структурой NRX возрастает с увеличением подводимой энергии до максимальной величины. Значение образца нержавеющей стали составляет приблизительно 3400 Н, в то время как нелегированная сталь — приблизительно 3000 Н. Независимо от используемого металла, этот максимум достигается при энергии 6,7 кДж (Рисунок 15).При таком разрушающем усилии образцы из нержавеющей стали могут ломаться в обоих направлениях когезионно или адгезивно.

Разница в прочности используемых металлов может быть определена по загрязнению поверхности образцов из нелегированной стали. Из-за этого слоя грязи образец ПК может соскользнуть с основного листа металлического образца и разрушиться при малых силах сцепления.
3.5.2. SLM-Structure
Соединения ПК и металлических образцов с SLM-Structure имеют максимумы прочности, которые равны только 0.На 3 кН выше максимальных значений прочности компаундов с NRX-Structure. В отличие от NRX-Structure, необходимая энергия для достижения этих максимумов прочности с образцами из нелегированной стали составляет 8,5 кДж, а энергия сварки для нержавеющей стали такая же, как и для NRX-Structure (6,7 кДж). При этих энергиях происходит переход от адгезионного разрушения к когезионному. Из-за поднутрений SLM-Structure слой грязи не влияет на прочность склеивания, так как поднутрения приводят к своего рода «механическому сцеплению».”
3.5.3. Сварная металлическая ткань
По сравнению с двумя другими структурами, для перехода от адгезивного разрушения к когезионному материалу требуется значительно меньшее энергопотребление. В случае нелегированной стали этот переход достигается при энергии соединения 5,1 кДж, тогда как для нержавеющей стали для перехода требуется 6,1 кДж.
Кроме того, разрушающая сила уменьшается после перехода от адгезионного разрушения к когезионному разрушению с увеличением подводимой энергии (Рисунок 16).После достижения перехода материал повреждается из-за повышения температуры соединения до температур, превышающих температуру разложения.

3.5.4. Испытание на изменение климата
Подобно компаундам с PA6.6-GF35, испытание на изменение климата влияет на механическую прочность гибридных компаундов с ПК в качестве полимерного соединяемого партнера. Разрывная сила комбинации нелегированной стали с SLM-Structure (Рисунок 17) снижена.Примечательно, что уменьшение разрушающей силы увеличивается с увеличением подводимой энергии.

Фундаментальное снижение прочности образца, а также его зависимость от температуры соединения можно объяснить ухудшением молекулярной массы ПК в процессе соединения [37]. Здесь можно предположить начало деградации полимера.
4. Заключение и перспективы
Исследования по производству гибридных соединений металлов и пластмасс, представленные в этой статье, могут быть оценены с использованием нескольких важных критериев испытаний.Помимо достижения прочности, когда соединения демонстрируют когезионное разрушение, важным критерием испытаний была климатическая стабильность.
От имени полимеров, PP и MABS особенно смогли выполнить эти требования. Для PA6.6-GF35 и PC, которые нельзя соединить с помощью трансмиссии, испытание на изменение климата отрицательно влияет на прочность материала.
Исследование металлического соединительного элемента показывает, что производство соединения с алюминием значительно сложнее из-за его оптических и термических свойств.Для сравнения, нелегированная сталь и нержавеющая сталь демонстрируют схожие свойства в процессе соединения. Во всяком случае, они значительно больше подходят для производства гибридных соединений металл-пластик. Недостатком нелегированной стали является коррозионное поведение, которое при изменении климата может привести к ослаблению гибридного состава.
Наблюдение за различными структурами показало, что наилучшие результаты могут быть достигнуты с SLM-структурой, тогда как результаты с NRX-структурой являются худшими.При использовании SLM-Structure для всех используемых полимеров была достигнута прочность, превышающая прочность материала. Испытания на изменение климата привели к снижению прочности составов с SLM-Structure, но только из-за эффекта снижения прочности материала.
Дальнейшие исследования должны, в первую очередь, работать над улучшением мониторинга процесса. Кроме того, лазерная оптика должна быть разработана специально для этого процесса соединения. Таким образом можно обеспечить оптимальный и равномерный нагрев зоны соединения.Кроме того, в будущем будет обсуждаться, как и с помощью каких процессов можно более эффективно структурировать возможные образцы.
Конкурирующие интересы
Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов относительно публикации данной статьи.
.
Share This Post :

Навигация по записям
Previous post:
Next post:
Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *
Email *
Сайт

Рубрики
Особенности
Разное
Сварка
Советы
Способы
Чугун
Шов
Guava WordPress Theme, Copyright 2017 2024 © Все права защищены.