XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Методика проведения исследования

На момент публикации на переоборудованном под СТП фрезерном станке 6В75 был получен пробный образец медного сплава толщиной 5 мм на стальной подкладке при частоте вращения инструмента n=900 об/мин и скорости v=80 мм/мин, результат образца представлен на рис. 1.

 

Рис. 1. Образец полученный СТП

Для полученного образца опробованы часть методов контроля качества, выбранных в ходе литературного обзора статей [3,4,5]: ВИК, капиллярный контроль двумя методами: цветная дефектоскопия (ЦМ), люминесцентный контроль (ЛЮМ-1ОВ), радиографический контроль (РК) и цифровая радиография (ЦРК). Ввиду отсутствия требований нормативной документации к размерам сварных швов, выполненных СТП, на этапе ВИК проводилась проверка отсутствия наружных дефектов.

Образец был разрезан на три части для проведения металлографии. Для шлифования использовались зернистые шкурки со следующей последовательностью зернистости: 120, 320, 860, 1200, 1500, 2000. При переходе на более мелкую зернистость шкурки изменялось направление обработки поверхности на 90о. Затем проводилась полировка образцов на специальном полировальном станке, диск которого обтянут бархатом. Полировальный диск смачивался алмазной суспензии. Для травления образцов использовался реактив Марбле. Результаты контроля представлены на рис. 2.

а)                                            б)                                            в)

Рис. 3. Макрошлифы образца, полученного способом СТП меди 5 мм

а – начало шва, б – середина шва, в – конец шва

В результате металлографии был выявлен дефект – незаглаженный непровар по всей длине шва. По снимкам микрошлифов было определено что непровар возрастал от начала шва и до его конца. Это объясняется неправильным подбором параметров сварки и формы инструмента.

РК проводился по 1 классу чувствительности ГОСТ 7512 с использованием источника излучения постоянного действия «Raycraft СP-250» на высококонтрастную пленку Agfa D4 в вакуумной упаковке со свинцовыми усиливающими экранами. Режимы просвечивания: фокусное расстояние f=500 мм; время экспозиции 18 сек (0,3 мин). Результаты РК представлены на рис. 3.

Рис. 3. Рентген снимок образца, полученного способом СТП меди 5 мм

ЦРК проводился в соответствии с ГОСТ ISO 17636-2 — 2017 с использованием эталоне типа «дуплекс» на комплексе «Цифракон» с применением импульсного аппарата «Арина 7» на режиме: время экспозиции 5 сек, мощность 20%, 1 кадр. Результат ЦРК представлен на рис. 4.

Рис. 4. Цифровой снимок образца, полученного способом СТП меди 5 мм

Для проведения ЦМ использовался набор дефектоскопических материалов «Sherwin» и контрольный образец по 2 классу чувствительности ГОСТ 18442-80 с раскрытием дефекта 2,3 мкм. Контроль проводился в соответствии с инструкцией производителя, указанной на наборе: 1) очистка путем нанесения очистителя DR-60; 2) через 30 секунд после нанесения сушка поверхности сухой тканью; 3) нанесение пенетранта DP-55 на поверхность ровным слоем; 4) через 10 мин. удалить излишки пенетранта с поверхности до исчезновения розового фона с помощью сухой ткани или ткани, смоченной очистителем. 5) сушка поверхности; 6) нанесение проявителя DP-100. Результаты ЦМ представлены на рис. 5.

 

Рис. 5. Результат ЦМ

Для проведения ЛЮМ1-ОВ использовался набор дефектоскопических материалов, рекомендованный для особо ответственных деталей: очиститель ОЖ-1, люминесценная жидкость ЛЖ-6А, проявитель ПР-1; а также контрольный образец по 1 классу чувствительности ГОСТ 18442-80 с раскрытием дефекта 0,12…0,5 мкм. Контроль проводился в соответствии с инструкцией отраслевого авиационного стандарта ОСТ 1 90282-79: 1) очистка 5 мин в ацетоне; 2) очистка 5 мин. в бензине «Нефрас»; 3) сушка на воздухе 1 час; 3) окунание в люминесцентную жидкость ЛЖ-6А на 15 мин; 4) удаление излишек пенетранта под струей воды с использованием душевой насадки; 5) очистка в жидкости ОЖ-1 40 сек. с непрерывным перемешиванием; 6) проверка отсутствия «фона» путем просмотра очищенного образца в ультрафиолетовом облучении; 7) сушка не более 5 мин., образец при этом не должен полностью высохнуть; 6) нанесение проявителя ПР-1 с использование краскопульта давлением 2…4 атм.; 7) сушка не менее 1 часа; 8) осмотр в ультрафиолетовом излучении интенсивностью с использованием фонарика «Микрокон УФ-102». Результаты ЛЮМ1-ОВ представлены на рис. 6.

 

Рис. 6. Результаты ЛЮМ1-ОВ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.      Штpикман М.М. Состояние и pазвитие пpоцесса сваpки тpением линейных соединений. Ч. 3. Пpомышленное пpименение пpоцесса СТП. // Сварочное производство. 2007. № 11.

2.    K. Nakata. Friction stir welding of copper and copper alloys // Welding International. 2005. № 19 (12). pp. 929-933.

3.  Филиппов А.В., Тарасов С.Ю., Колубаев Е.А., Рубцов В.Е. // Определение дефекта в виде заглаженного непровара после сварки трением с перемешиванием при неразрушающем контроле. // Фундаментальные исследования. 2015. №6.

4.    Е. В. Кривонос И. К.Черных Е. Н. Матузко Е. В. Васильев. //Анализ дефектов, возникающих при сварке трением с перемешиванием. // Омский научный вестник. 2017. №2.

Hossein Taheri, Margaret Kilpatrick, Matthew Norvalls 3, Warren J. Harper, Lucas W. Koester, Timothy Bigelow, and Leonard J. Bond. // Investigation of Nondestructive Testing Methods for Friction Stir Welding. // Metals. 2019. №9.