Обезжиривание поверхностей после механической обработки производят тампоном, скюченным ацетоном, уайт-спиритом или хлорпро-изводными углеводородов.

Приформовку полиэфирных стеклопластиков обычно выполняют на полиэфирном связующем, а эпоксидных и феиольных - иа эпоксидном. Отверждение полиэфириых связующих происходит в присутствии инициирующей системы, состоящей из гидроперекиси изопропил-бензола и иефтаната кобальта.

При изготовлении накладок в качестве армировкн используют стеклянные ткани сатинового или полотняного переплетения (для деталей, подверженных действию больших растягивающих и изгибающих нагрузок), а также рубленое стеклянное волокно длиной около 15 мм (для угловых соединений). Содержание связующего в приформо-вочиой массе составляет около 50 % в случае применения тканей и около 75-80 % в случае применения стеклянного волокна. При нанесении приформовочной массы выдавливанием в нее вводят 10-20 % порошкообразного наполнителя (тальк, каолин, асбестовый порошок и др.). Для выполнения приформовок в вертикальном, наклонном и потолочном положениях в связующее добавляют до 3 % тиксотропных наполпителей (аэросила) [15].

Для всех способов соединения деталей оптимальной формой продольного сечения накладок из приформовочной массы является сег-ментообразная [15]. При такой форме накладок сокращается расход связующего и стеклянной ткани иа 40-50 %, уменьшается трудоемкость изготовлепия соединения почти на 40-45 %, увеличивается прочность конструкций при изгибе и растяжении, получаются изделия, характеризующиеся лучшей обтекаемостью и большей надежностью в эксплуатации по сравнению с соединяемыми, в которых применяются накладки прямоугольной формы. На практике обычно применяют накладки, длина которых значительно больше оптимальной, что обусловлено возможностью появления воздушных включений и других дефектов в приформовке в производственных условиях.

Нанесение приформовочной массы может осуществляться путем ручной выкладки слоев материала, намоткой или напылением.

Приформовочную массу на основе стеклянной ткани наносят преимущественно вручную, при этом применяют метод послойной укладки, поскольку при укладке приформовочной массы в производственных условиях прочность стыковых соединений снижается на 25-34 % [15]. Перед укладкой первого слоя ткани детали покрывают слоем связующего, затем иа них укладывают первый слой ткани наименьшей длины и пропитывают связующим. Аналогично поступают со вторым и последующими слоями стеклянной ткани до получения накладки необходимой толщины. Для обеспечения равномерности пропитки ткани и удаления из нее воздушных пузырей накладку необходимо прикатывать валками, имеющими рифленую (перфорированную) поверхность или поверхность из проволочной сетки, так как они не разбрызгивают смолу, хорошо вытесняют воздушные пузырьки и не приклеиваются к приформовочной массе в отличие от гладких валков. Для ускорения ианесеиия приформовочных накладок можно использовать предварительно пропитанную сырую ткань, однако при этом повышается трудоемкость процесса и ухудшаются санитарные условия труда. Возможна также пропитка уложенной ткани одиовременпо с уплотнением формируемой накладки, для чего связующее подается по шлангу непосредственно в прикатывающие полые рифленые валки с отверстиями. Недостатком нанесения приформовочной массы вручную является неравномерная пропитка накладок связующим, так как при ручной прикатке валков трудно поддерживать постоянное

усилие прикатки, особенно для потолочных соединений. Поэтому прочность стыковых и угловых соединений в потолочном положении меньше прочности тех же соединений в нижнем и вертикальном положении соответственно на 20-40 и 24-30 % [15].

Приформовка методом намотки выполняется при соединении изделий, имеющих форму тел вращения.

Приформовка методом напыления позволяет в 3-3,5 раза повысить производительность труда и применить более дешевые материалы по сравнению с приформовкой методом ручной выкладки слоев материала. Для этого способа приформовки Центральным научно-исследовательским институтом технологии судостроения создана специальная установка марки УНПС, позволяющая напылять приформовочную массу в горизонтальном, наклонном и вертикальном положениях.

При нанесении приформовочной массы методом напыления или намотки достигается более высокий уровень механизации работ (снижается трудоемкость процесса), а также обеспечивается повышение прочности соединения на отрыв примерно на 15 % [36].

Если между кромками соединяемых деталей имеются зазоры до 5 мм, то их заполняют массой, в состав которой входят рубленая стеклянная ткань или стеклянный жгут и связующее в равных соотношениях. Прн большей величине зазора он заполняется отрезками из того же стеклопластика, что и соединяемые детали, а оставшиеся зазоры заполняются указанной приформовочной массой.

Обычно отверждение связующего в процессе приформовки происходит без приложения давления при комнатной температуре с выдержкой не менее трех суток. Качество соединений можно улучшить подвергая зону шва через 30-70 часов после нанесения приформовочной массы дополнительной обработке в поле токов высокой частоты, с помощью ультразвука, в электростатическом поле, радиоактивным излучением.

При визуальном контроле качества приформовочных соединений проверяют наличие складок в материале, смещений наружных слоев накладок, разрывов армирующих наполнителей, участков с неоднородной пропиткой связующим.

Влажность помещения, в котором ведется приформовка, не должна превышать 65 % [36].

Глава 14

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ

И КЛЕЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ И КЛЕЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Дефекты сварных и клеевых соединений подразделяются на наружные, выявляемые поверхностным осмотром, и внутренние, обнаруживаемые только специальными методами контроля. Основными дефектами в сварных швах термопластов являются несоответствие шва требуемым геометрическим размерам, подрезы, трещины, поры, непровары, усадочные раковины и участки материала, подвергнутые термоокислительиой деструкции [10, 20].

Несоответствие шва требуемым геометрическим размерам является в основном результатом нарушения сварщиком технических требований на размеры сварного шва. При уменьшении размеров шва снижаются прочностные характеристики соединения; увеличение этих размеров экономически нерационально.

Подрезн - узкие, продольные углубления, образующиеся по краям иша в основном материале, максимальная глубина которых обычно составляет 1-2 мм. Подрезы являются местом концентрации напряжений и началом образования трещин. Швы с подрезами нестойки к динамическим нагрузкам.

Трещины - наиболее опасный вид наружных и внутренних дефектов шва. Трещины в швах трудно обнаружить, так как они могут быть тонкими и находиться внутри шва. При эксплуатации изделия эти трещины увеличиваются, в результате чего соединение может разрушиться. Трещины в швах бывают продольными и поперечными. Швы, в которых возможно образование трещин, следует тщательно осматривать, а обнаруженные трещины тщательно заваригать. Предупредить образование трещины можно строгим соблюдением технологических режимов сварки и термической обработки сварных швов.

Основная причина образования пор прн сварке нагретым инструментом - длительное присутствие на воздухе оплавленных поверхностей перед их соединением и недостаточное давление осадки, неспособное выдавить поры на поверхность стыка. Наибольшую опасность для сварного стыка создают поры, расположенные в рабочем сечении шва. В зависимости от температуры окружающей среды, места концентрации и размера пор может наблюдаться хрупкое или пластическое разрушение образцов по зоне сплавления. Причиной образования пор при сварке нагретым газом с применением присадочного материала является несоответствие присадочного материала основному, высокая температура теплоносителя, приводящая к перегреву присадочного или основного материала, наличие пор в присадочном материале и др.

Непровары - самые распространенные и опасные дефекты сварных швов, ослабляющие прочность сварного соединения. Опасность непроваров заключается в том, что по наружному виду шва нельзя установить этот дефект, так как он может находиться в любом месте шва. Причины непровара - некачественная сборка и неправильная разделка кромок; нарушение технологического режима сварки (малое давление и недостаточная длительность осадки); неудовлетворительная очистка присадочного материала и сварочных кромок от грязи, масла, окисленной пленки. Непроваренные участки целиком вырезают и заваривают.

Усадочные раковины вызываются усадочными напряжениями, возникающими вследствие недостаточного давления, малой выдержки под давлением осадки и неравномерного охлаждения шва при его остывании. Повышенную опасность для работоспособности сварного соединения представляют раковины в зоне сплавления.

Наиболее опасным дефектом сварного соединения термопластов является наличие в зоне шва участка материала, подвергнутого т е р-моокислительной деструкции вследствие завышенной температуры сварки.

Основными дефектами клеевых соединений являются «голодная», «сухая», «мокрая», пористая склейки, перекос соединения, несмачиваемость клеем соединяемых поверхностей, недоотверждениая клеевая прослойка, непроклеи. «Голодная» склейка является следствием нанесения недостаточного количества клея на склеиваемые поверхности. При «сухой» склейке клей пересушен до такой степени, что не происходит его склеивание с другой пересушенной клеевой пленкой. «Мокрая» склейка является следствием неполного удаления из клея входящего в его рецептуру растворителя или неполного отверждения жидкого клея. Пористая склей-к а обуславливается неполным удалением растворителя или иепра-

вильным смешиванием и отверждением клеевой композиции; наличием воздушных включений, появившихся в процессе нанесения клея; высокой влажностью склеиваемых поверхностей; применением нерастворимого отвердителя. Перекос соединения возникает при недостаточной фиксации склеиваемых поверхностей, а также при смещении соединяемых изделий во время отверждения клея. Н е с м а-чиваемость клеем соединяемых поверхностей - это результат неправильного выбора способа подготовки или загрязнения поверхности. Недоотверждение клеевой прослойки указывает на неправильное соотношение компонентов клея, низкую температуру или недостаточное время отверждения, а также неполное удаление растворителя. Непроклеи возникают при недостаточном нли позднем применении давления, неравномерном нанесении клея, большой неровности склеиваемых поверхностей.

Большинство дефектов сварных и клеевых соединений может быть вызвано неправильной подготовкой соединяемых поверхностей и некачественной сборкой соединения (неправильным углом разделки, отсутствием зазора или слишком большим зазором между кромками, перекосом кромок и т. д.); нарушением установленных технологических режимов сварки и склеивания; недостаточной квалификацией рабочего персонала.

РАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

Разрушающими методами контроля качества сварных и клеевых соединений определяется механическая прочность при растяжении, сдвиге, равномерном и неравномерном отрыве, отслаивании, напряженном и ударном изгибе.

В соответствии с ГОСТ 16971-71 в качестве разрушающих методов контроля качества швов сварных соединений пленок и листов из поливинилхлорида и полиэтилена применяются механические испытания иа растяжение, напряженный и ударный изгиб. Если изделия, выполненные методом сварки, должны эксплуатироваться в условиях агрессивных сред, швы сварных соединений необходимо выдерживать в этих средах, а затем подвергать испытаниям, при этом для испытаний отбирают не менее 20 образцов, половину нз которых помещают в среду.

Для всех видов испытаний образцы следует вырезать из контролируемого сварного соединения фрезерованием, если толщина материала более 1 мм, а пленочные материалы - специальным приспособлением (ГОСТ 14236-81). Материал пробы (по свойству, виду, марке, толщине), технологический режим и условия сварки, а также тип и конструкция шва сварного соединения должны быть такими же, как и при изготовлении контролируемого изделия. Для всех видов испытаний шов сварного соединения должен быть расположен в середине образца и перпендикулярно к плоскости его вырезки.

Образцы для всех видов испытаний вырезаются по истечении 24 часов после сварки. Испытания допускается проводить через 16 часов после вырезки образцов.

Испытания на растяжение листовых материалов толщиной более 1 мм проводятся по ГОСТ 11262-80, пленочных материалов - по ГОСТ 14236-81; для испытания необходимо брать не менее пяти образцов.

Испытание проводят на разрывной машине, которая прн растяжении образца должна обеспечивать измерение нагрузки с погрешностью не более 1 % от измеряемой величины.

Скорость перемещения зажимов разрывной машины должна составлять 20-50 мм/мин.

Предел прочности при растяжении рассчитывается по формуле (Тр = = F„3 4o, где Op-предел прочности при растяжении, МПа; F~ максимальная нагрузка при испытании на растяжение, Н; А„- начальное поперечное сечение образца, мм.

Для определения площади начального поперечного сечения перед испытанием измеряется ширина и толщина образца с обеих сторон сварного шва с точностью до 0,1 мм. Для расчета принимается минимальная величина поперечного сечения образца.

Испытание на растяжение сварных соединений труб диаметром до 20 мм проводят на трубных образцах длиной (160 ± 5) мм. При замере патрубков за базу относительного удлинения при разрыве принимают базу, равную 50 мм. Для труб диаметром 20-50 мм испытания проводят на трубных образцах длиной (235 ± 5 )мм с базой 100 мм. Метки, отмечающие базу, наносят на патрубок на равном расстоянии от его концов.

Прочность шва сварного соединения выражается коэффициентом сохранения свойств, %, как отношение прочности шва сварного соединения к прочности свариваемого материала: К = 100 • Ор/ор. В среднем для сварных швов из термопластических материалов К = 70... 90 %.

При испытаниях на растяжение швов сварных соединений после воздействия на них агрессивных сред рассчитывают условный коэффициент сохранения свойств /усл = • ор/ор, %, где ар и Оср~ средние арифметические значения предела прочности при растяжении образцов, соответственно подвергшихся и не подвергшихся воздействию агрессивной среды.

Шов сварного соединения считается качественным при /С > 75 %.

При испытаниях методом напряженного изгиба образец нагружают подбором нагрузки таким образом, чтобы расстояние li между концами образца после изгиба (изгиб должен происходить по сварному шву) было равно 0,8 I, где / - расстоиние междууконцами образца до изгиба. Образцы считают выдержавшими испытания, если на поверхности натяжения шва не образовались трещины и надрывы.

Испытания на ударный изгиб швов сварных соединений листовых материалов проводят по ГОСТ 4647-80 на образцах, регламентированных ГОСТ 16971-71; образцы должны быть без надреза как в случае соединения с гратом, так и со снятым гратом. Со стороны удара маятника копра грат удаляется в обязательном порядке. Удар маятника копра проводят по всей ширине образца. Центр удара должен находиться на середине шва.

Обработку результатов механических испытаний производят по ГОСТ 14359-69*.

Определение прочности клеевых соединений при сдвиге и при отрыве проводится по методикам, изложенным соответственно в ГОСТ 14759-69* и ГОСТ 14760-69*. Определение предела прочности стыкового клеевого торцевого соединения рекомендуется проводить согласно ГОСТ 156132-77.

Основные технические характеристики приборов и оборудования для механических испытаний приведены в прил. 4.

НЕРАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

Для контроля качества сварных и клеевых соединений изделий из пластмасс могут применяться следующие методы неразрушающего контроли: наружный осмотр и обмер, испытания на герметичность,

рентгенографический контроль, ультразвуковая дефектоскопия, капиллярные и другие методы контроля. Однако в настоящее время такие традиционные методы контроля, как рентгенографический, ультразвуковой и др., ие нашли широкого практического применения из-за отсутствия разработанных методик проведения контроля качества и отсутствия оборудования, удобного для работы в условиях производства.

Эффективность наружного осмотра и обмера основана на том, что геометрические характеристики и внешний вид соединения связаны с технологическими параметрами процесса изготовления соединения. Например, форма, размеры и внешний вид наплывов при стыковой сварке нагретым инструментом зависят от времени и температуры оплавления, а также давления осадки. Поэтому наличие разности высот валиков указывает на различную глубину проплавления двух сваренных изделий; иеодиородности валика по периметру шва - на неравномерность нагрева; сдвига поверхностей - на недостаточную центровку; пористый валик свидетельствует о перегреве. В качественном сварном соединении, полученном сваркой нагретым инструментом, наплывы должны быть с обеих сторон круглыми, равномерными и одииаковыми, не должны превышать установленных размеров, впадина между ними должна быть видимой, скругленной формы, кроме того наплывы ие должны иметь разрывов и других дефектов. При наружном осмотре выявляются трещины, непровары, подрезы основного материала, смещение кромок, наружные газовые поры, неправильность геометрической формы сварного щва, несоответствие размеров сварного шва, а также недопустимые поверхностные дефекты, возникающие в результате механических повреждений (например, царапины, проколы). Швы сварных соединений следует осматривать при хорошем освещении по возможности с обеих сторон по всей протяженности с применением увеличительных стекол с фокусным расстоянием 125-12,5 мм и увеличением в 2-20 раз. Чаще всего применяют складные обзорные лупы ЛПК-470 и ЛПК-471 двукратного увеличения [101. Для осмотра соединений с внутренней стороны трубчатых конструкций диаметром более 35 мм (если соединения расположены не далее 900 мм от люков и торцов) можно применять перископический дефектоскоп ПД-60. Дефектоскоп представляет собой телескопическую Трубку с объективом, дающим четырехкратное увеличение, подвижным окуляром и прямоугольной оптической 90-градусиой призмой. Дефектоскоп снабжен осветителем.

Проверка размеров включает в себя измерение линейных и угло вых размеров изделий, а также измерение линейных размеров свароч иого грата. Линейные размеры изделий, указанные в спецификации относятся к температуре -{- 20 °С, поэтому, если измерение произво дится при другой температуре, учитывается тепловое расширение ма териала. Измерение линейных размеров изделий, сварного шва и вы явленных дефектов производится с точностью до ± 0,01 мм с помощью специальных приспособлений: измерительных лииеек, циркулей, лент и др.

Испытания на герметичность проводят следующими способами: обдувом, химическими индикаторами, воздушным давлением, гидравлическим давлением, наливом воды. Способ испытаний выбирают в зависимости от конструкции изделия, его габаритных размеров и условий эксплуатации. Контроль герметичности производится после внешнего осмотра и очистки изделия от загрязнений.

При испытании обдувом струя сжатого воздуха должна быть направлена перпендикулярио к поверхности шва. Сжатый воздух прд давлением до 250 «Па подают по гибкому шлангу с наконечником,