Каталог организаций

Механические свойства паяных соединений

При испытаниях до разрушения пределы прочности паяных соединений зависят от многих параметров: рода материалов, флюсов, технологии производства. Пределы прочности зависят также от величины зазора между деталями при пайке и повышаются при увеличении его до 0,2 мм. Это объясняется улучшением условий смачивания поверхности припоем.

Прочность соединений при пайке зависит от длины нахлестки. При пайке полос из низкоуглеродистой стали припоем Л62, нахлестка 2—3 s (где s — толщина соединяемых частей) вполне достаточна для равнопрочности паяного шва с основным металлом. При прикреплении уголка или другого профильного элемента длина нахлестки значительно возрастает.

 

Рис. 1. Зависимость угла изгиба (β, определяющего пластические свойства паяного соединения, от наличия в образцах дефекта — не пропан; материал сталь 10, припой Л62, разогрев газовой горелкой; О — образцы без дефектов и с дефектом до 20%; ● — образцы с дефектом до 40%

Паяный шов обладает пластичностью. Показателем пластичности может служить величина закручивания паяного соединения круглого сечения. На рис. 2 показан угол изгиба двух полос, соединенных круговым швом. Сплошные кривые на рис. 1 изображают величины угла β в функции нагружения шва без дефектов, штриховые — с дефектами (непровары площадью 40%). Испытывали полосы из низкоуглеродистой стали, спаянные припоем Л62. Как следует из приведенных данных, соединения обладают высокими пластическими свойствами.

На рис. 2 изображены кривые долговечности при статических нагрузках трех типов соединений: паяных внахлестку и сварных с лобовыми и фланговыми швами.

 

Рис. 2. Характеристика долговечности паяных и сварных образцов при пульсирующих нагрузках. Материал сталь СтЗ, припои Л62:
1 — паяные образцы; 2 — сварные образны; 3 — лобовые и фланговые швы, к = 5 мм.

Дефекты в форме непропаев оказывают разное влияние на изменение прочности при статических и переменных нагрузках. На рис. 3 показана зависимость прочности соединений от внутренних (не выходящих на границу галтели) дефектов. Внутренние дефекты при статических нагрузках не оказывают существенного влияния на прочность. Даже при непропаях, достигающих 60% площади, прочность паяных швов уменьшается на 15—20%. Это

 

Рис. 3. Влияние дефектов, не выходящих наружу, на прочность паяных соединений при статических нагрузках. Материал сталь СтЗкп; припой ВЗМИ № 87; нагрев индукционный; температура испытаний +20° С: • —разрыв по основному металлу; Д—разрыв по спаю с вырывом по основе; ○ — разрыв по спаю.

 

Рис. 4. Распределение остаточных напряжении по ширине пластины из стали СтЗ при напайке (1) и наплавке (2) шва по оси пластины объясняется образованием сложнонапряженного состояния возле дефектов, снижающего пластические свойства металла и одновременно повышающего его прочность.

Понижение температуры испытаний до —35 С не меняет существенным образом характера влияния внутренних непропаев на прочность соединений. Понижение температуры испытаний в эксплуатации влияет в значительной степени на сопротивляемость паяных соединений воздействию удара, образцы без дефектов при Т = —40° С уменьшали сопротивляемость удару более чем в 2 раза, по сравнению с испытаниями при комнатных температурах.

При переменных пульсирующих нагрузках непропаи оказывают существенное влияние на уменьшение долговечности соединений. Влияние внутренних непропаев меньше, нежели внешних.

При пайке, как и при сварке, образуются остаточные деформации и напряжения. В паяных деталях с разнородными физико-механическими свойствами устранение остаточных напряжении обычными способами, например термическим высоким отпуском, не представляется возможным. Действительно, в процессе нагревания собственные напряжения релаксируются. Однако при остывании и неоднородном протекании деформаций в элементах с разными свойствами в них неизбежно накапливание упруго- пластических деформаций, которые сопровождаются по- явлением остаточных напряжений. Таким образом, после окончания отпуска в паяных соединениях этого рода возникнут остаточные напряжения вследствие неравномерного их остывания.

Эксперименты показали, что образование остаточных напряжений при пайке в значительной степени аналогично образованию остаточных напряжений при сварке. На рис. 4 изображены полосы, на которые напаивали и наплавляли валиковые швы. В обоих случаях эпюры имели в зонах напайки и наплавки остаточные напряжения, достигающие σт. В крайних зонах возникали напряжения сжатия. Остаточные суммарные деформации (прогибы конструкции, их укорочение и т. д.) при пайке значительно меньше, чем при сварке.

Также по теме:

Сварочные деформации. Деформации металлов при сварке.

Напряжения при сварке. Внутренние напряжения и перемещения при сварке.