Способ создания искусственного дефекта биметаллических соединений стали с различными сплавами

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

<»959958

Союз Советских

Социалистических

Республик

1 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.03.81 (21) 3261966/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

В 23 К 28/00

В 23 К 20/00

Гооудоретвелкык комитет

СССР (53) УДК 621.791..0 1 1 (088.8) Опубликовано 23.09.82. Бюллетень № 35

Дата опубликования описания 28.09.82 по делам лзобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. Ю. Сагиров и В. В. Калинин (71) Заявитель (54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ ИСКУССТВЕННОГО ДЕФЕКТА

БИМЕТАЛ,ЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ СТА,ЛИ

С РАЗЛИЧНЫМИ СП,ЛАВАМИ

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение при оценке качества биметаллических соединений различных металлов и сплавов со сталью.

Известны способы создания искусственных дефектов в сварных и паяных биметаллических соединениях разнородных металлов механическим путем (сверлением, фрезерованием и т.п.), которые имитируют различные дефекты металлургического характера (1), (2) и (3).

Данные способы позволяют создавать искусственные (эталонные) дефекты, с помощью которых производится оценка качества биметаллических соединений неразрушающими методами контроля (ультразвуком, рентгеном и т.п.).

Известен также способ создания искусственного дефекта путем сверления в образце плоскодонного цилиндрического отверстия на заданной глубине и заданного диаметра с последующим оплавлением донной части отверстия плавящим электродом.

Данный способ создания дефекта позволяет имитировать дефекты сварки и исследовать влияние характера дефекта на прочностные характеристики образцов-имитаторов, по которым производится оценка качества сварных соединений (4).

Недостатком известных способов является то, что они не полностью имитируют дефекты металлургического характера, возникающих в биметаллических сварных и паяных соединениях различных металлов и сплавов со сталью, получаемых сваркой и пайкой и твердом состоянии с подогревом.

Основными дефектами биметаллических сварных и паяных соединений являются дефекты типа расслоений (непроваров и непропаев) между составляющими пакета.

В биметаллических соединениях разнородных металлов, в частности, стали с тугоплавкими металлами, расслоения в боль 5(шинстве случаев возникают между стальной составляющей и прилежащей к ней прослойкой.

Так, при прокатке в вакууме биметалла титан-сталь с промежуточными прослойками ниобий-медь из-за некачественной подготовки свариваемых поверхностей (наличие на поверхности масляных пятен и других местных загрязнений) в процессе нагрева под прокатку образуются значительные окисные плены, которые очень термостойки на сталь959953 ной составляющей из-за большого содержания в ней хрома и полностью не разрушаются в процессе прокатки.

Наличие окисных плен препятствует возникновению металлической связи между соединяемыми металлами и приводит к образованию дефекта в виде непровара представляющего собой плоскую вакуумную полость размером от 0,3 мм и более и толщиной в нес кол ько м и крон.

Оценка качества биметаллических плит осуществляется механическими испытаниями образцов, вырезаемых из углов плиты, испытаниями образцов металлографическими методами и проведением контроля плит неразрушающими методами контроля.

Недостатком механических испытаний и металлографического исследования образцов, вырезаемых из плиты, является то, что эти методы контроля не обеспечивают 100 /<> контроль качества биметалла по всей биметаллической границе.

2О

Известен также способ, основными моде лями дефектов которого, используемых при проведении неразрушающего контроля качества сварных и паяных соединений, являются глухие цилиндрические отверстия с плоским дном, боковые цилиндрические от- 25 верстия, сегментные и угловые отражатели, создаваемые в контролируемом изделии (5).

Наиболее близким к изобретению по тех нической сущности является способ создания искусственного дефекта, имитирующего металлургический дефект в биметаллических соединениях стали с различными сплавами, стороны сплава выполняют цилиндрическое плоскодонное отверстие заданного диаметра до границы раздела между сплавом и сталью (6).

Недостатком известного способа изготовления искусственных дефектов в биметаллах является то, что он не обеспечивает полную имитацию дефектов металлографического характера, возникающих в сварных и 40 паяных биметаллических соединениях.

50 сталью.

После образования окисных плен образцы охлаждают, закрывают отверстия метал55 при котором в образце из биметалла со

Неполная имитация дефектов сварных и паяных соединении различных металлов со сталью приводит к тому, что при контроле качества биметаллических соединений неразрушающими методами, происходит недобраковка границы раздела между биметаллическими составляющими, из-за чего снижается качество и надежность работы изделий.

Целью изобретения является повышение точности эталонирования дефекта путем более полного его воспроизведения. Это позволит более объективнее и качественнее определять размеры и месторасположения дефектов на границе раздела между биметаллическим составляющими.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу создания искусственного дефекта, в биметаллических соединениях стали с различными сплавами, при котором в образце из биметалла со стороны сплава выполняют цилиндрическое плоскодонное отверстие заданного диаметра на глубину, равную толщине сплава, образец с отверстием нагревают на воздухе до окисления доннои поверхности отверстия, а затем производят вакуумирование и герметизацию отверстия.

На чертеже изображен общий вид биметаллического образца титан-сталь с искусственным дефектом, разрез.

Биметаллический образец состоит из титанового сплава 1, который через промежуточные прослойки ниобия 2 и меди 3 соединен со стальной составляющей 4.

В биметаллическом образце со стороны титанового сплава механическим путем (сверлением, фрезерованием и т.п.) изготовлено плоскодонное цилиндрическое отверстие 5 до границы раздела титана со стальной составляющей б,на донной поверхности которого создана окисная пленка 7.

Полость отверстия вакуумирования закрыта металлической крышкой 8 и герметизирована обычным способом, например сваркой 9.

Способ осуществляется следующим образом.

Из качественной биметаллической плиты, проверенной известными способами, вырезаются образцы диаметром 50 мм, толщиной, равной толщине деталей, которые подвергаются в последующем неразрушающему контролю.

Со стороны металла 4 или сплава 1, граничащего со стальной составляющей, механическим путем изготавливаются плоскодонные цилиндрические отверстия 5!диаметром от 0,3 мм и более.

Образцы с плоскодонными отверстиями подвергают нагреву в воздушнои среде до

500 — 900 С и выдерживают при этой температуре в течение 2 — 5 мин.

В процессе нагрева стальная составляющая 4 биметаллического пакета окисляется и на ее внешней поверхности и донной поверхности отверстия образуются окисные пленки 7 определенной толщины, зависящей от температуры и времени выдержки.

Размеры окисных плен определяются диаметром отверстий, просверленных со стороны металла или сплава, граничающего со лическими крышками 8 и помещают их ь камеру электронно-лучевой установки.

После создания в камере вакуума нужной степени, соответствующего вакууму при прокатке биметалла, крышки приваривают электронно-лучевой сваркой к основному металлу, обеспечивая герметизацию отверстий.

959953

Формула изобретения

Толщина окисных плен определяется на внешней поверхности стальной составляющей металлографическим методом.

После определения толщины окисных плен они снимаются с внешней поверхности стали обычными способами.

Наличие окисной плены на донной поверхности и вакуума в отверстии заданного диаметра позволяет более полно имитировать дефекты металлургического характера и объективнее проводить эталонирование и контроль качества биметаллических соединений.

Искусственные плоскодонные дефекты с окисной пленой в донной части отверстий были изготовлены в биметаллических соединениях титан (ВТ вЂ” 14)-сталь(Х18Н10Т) с 15 прослойками из ниобия (5ВМП) и меди (MI), алюминий (АМг — 6) -сталь (Х18Н10ТНД) с прослойкой из алюминия марки АД1, ниобий (5ВМЦ) -сталь (Х18Н10Т вЂ” ВД) с промежуточными прослойками титан-ванаго дии-палладин-никель.

Из каждой биметаллической плиты было изготовлено по десять образцов с искусстенными дефектами, созданных известным способом.

8 результате проведения экспериментов было определено, что точность эталонирования чувствительности ультразвукового контроля при имитации дефектов возрастает на 20 — 30%.

Увеличение чувствительности контроля позволяет определять более мелкие точеч- ЗО ные дефекты в биметаллах и их размеры и точнее определять границы дефектных зон.

Проверка биметаллических плит титансталь в количестве 20 шт. ультразвуковым методом позволила выявить дефектЫ типа

35 расслоений на шести плитах.

При оценке качества плит с применением известного способа эталонирования дефектов происходила недобраковка биметалла.

Отдельные точечные дефекты типа рас- 4О слоений с окисными пленами не выявлялись, а границы дефектных зон и размеры точечных дефектов определялись с большой погрешностью.

Дефектные зоны, определенные эталонированием по отверстиям без окисных плен, 45 были меньше по протяженности на 4 — 6 мм, чем реально существующие.

Это было вызвано тем, что между явным непроваром и зоной качественного металлического соединения металлов существует переходная зона, в которой металлическая связь металлов осуществляется по отдельным мостикам череез разрывы в окисной пленке.

При определении точечных дефектов путем проведения эталонирования по отверс- 55 тиям диаметром 0,3 и 0,8 мм (площадь 0,2

6 и 0,5 мм ) определялись дефекты площадью, равной соответственно 0,4 — 0,6 мм и 0,7—

1,0 мм, т.е. эталонирование по отверстиям из окисных плен в донной части не соответствовало площади реально существующих в биметалле дефектов.

При оценке качества плит с применением предлагаемого способа имитации -дефектов определялись непровары точечного характера размером от 0,2 мм и более, а границы непроваров определялись с точностью

+ 5мм.

Размеры точечных дефектов при этом соответствовали размерам искусственных дефектов с окисными пленами, по которым проводилось эталонирование.

Размеры точечных дефектов и границы дефектных зон определялись металлографическими исследованиями дефектных биметаллических плит путем проведения послойного шлифования дефектных участков через 0,2 мм.

Металлографические исследования показали, что при эталонировании дефектов предлагаемым способом повышается точность и надежность контроля, а следовательно, и качество готовой продукции., Способ создания искусственного дефекта биметаллических соединений стали с различными сплавами, при котором в образце из биметалла со стороны сплава выполняют цилиндрическое плоскодонное отверстие заданного диаметра на глубину, равную толщине сплава, отличающийся тем, что, с целью повышения точности эталонирования дефекта путем более полного его воспроизведения, образец с отверстием нагревают на воздухе до окисления донной поверхности отверстия, а затем производят вакуумирование и герметизацию отверстия.

Источники информации, принятые,во внимание при экспертизе

1. Швы сварных соединений. Методы ультразвуковой дефектоскопии ГОСТ

14782 — 75, с. 3 — 5.

2. Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод.

ГОСТ 14782 — 75, с. 2 — 7.

3. Неразрушающий контроль металлов и изделий. Справочник под ред, Г. С. Самойловича. М., «Машиностроение», 1976, с. 309—

311.

4. Авторское свидетельство СССР № 667349, кл. В 23 К 9/00, 1977.

5. Гурвич А. К. и др. Ультразвуковой контроль сварных швов Киев, «Техника», 1972, с. 115 — 117.

6. Биметаллические плиты титан-сталь.

ТУ Ж «» 0031.012, с. 22 — 25 (прототип).

959953

Составитель Л. Назарова

Редактор Л. Гратилло Техред И. Верес Корректор Г. Огар

Заказ 6827/16 Тираж 1153 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4