RU2330271C1 - Method for controlling the quality of joints - Google Patents

Method for controlling the quality of joints Download PDF

Info

Publication number
RU2330271C1
RU2330271C1 RU2006139860/28A RU2006139860A RU2330271C1 RU 2330271 C1 RU2330271 C1 RU 2330271C1 RU 2006139860/28 A RU2006139860/28 A RU 2006139860/28A RU 2006139860 A RU2006139860 A RU 2006139860A RU 2330271 C1 RU2330271 C1 RU 2330271C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sample
welded
weld
thermocouples
heat
Prior art date
Application number
RU2006139860/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
нкин Сергей Юрьевич Месн (RU)
Сергей Юрьевич Меснянкин
Виктор Геннадьевич Лобанов (RU)
Виктор Геннадьевич Лобанов
Original Assignee
ГОУ ВПО Московский авиационный институт (государственный технический университет)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ГОУ ВПО Московский авиационный институт (государственный технический университет) filed Critical ГОУ ВПО Московский авиационный институт (государственный технический университет)
Priority to RU2006139860/28A priority Critical patent/RU2330271C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2330271C1 publication Critical patent/RU2330271C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measuring instruments.
SUBSTANCE: thermocouples are attached to a welded specimen above and below its weld seam. Thermocouples on a solid reference specimen are attached at the same level. A flow of heat is created by means of an electric heat blower and it is applied to the end faces of both specimens. The temperature differences in both specimens are calculated and the temperature difference in the contact area is determined from the temperatures measured by the thermocouples. The contact thermal resistance value is calculated and the real contact area of the welded joint is determined. The later is compared with the surface area S of the end face to which the heat flow is applied. The quality of the welded joint is judged on this comparison.
EFFECT: increasing the efficiency and accuracy of welded joint quality control.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть применено в теплометрии.The invention relates to the field of measurement technology and can be applied in heat metering.

Одним из наиболее известных и распространенных способов является способ контроля сварных соединений методом рентгенографии, заключающийся в просвечивании проникающим излучением на радиографическую пленку контролируемого изделия и образца-имитатора с установленными на них эталонами с канавками различной глубины (см. патент РФ №2004119398).One of the most well-known and common methods is the method of controlling welded joints by the method of X-ray diffraction, which consists in transillumination of penetrating radiation onto the radiographic film of the controlled product and the simulator with standards mounted on them with grooves of various depths (see RF patent No. 2004119398).

Данный метод является сложным и требует соблюдения специальных мер безопасности.This method is complex and requires special security measures.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ контроля качества соединений, заключающийся в том, что в теплоизолированном корпусе создают тепловой поток путем нагревания одной торцевой поверхности контактного образца и охлаждения его противоположной торцевой поверхности (см. патент РФ №2170924). Контактный образец создают из контрольного стационарно установленного в теплоизолированном корпусе монолитного образца и многослойного пакета, замеряют разность температур на рабочих поверхностях контрольного образца и между нагреваемой поверхностью контрольного образца и охлаждаемой поверхностью многослойного пакета, а величину контактного термического сопротивления рассчитывают по формуле:Closest to the proposed invention is a method for controlling the quality of compounds, which consists in the fact that a heat flux is created in a thermally insulated body by heating one end surface of the contact sample and cooling its opposite end surface (see RF patent No. 2170924). A contact sample is created from a control monolithic sample stationary installed in a heat-insulated casing and a multilayer package, the temperature difference is measured on the working surfaces of the control sample and between the heated surface of the control sample and the cooled surface of the multilayer package, and the contact thermal resistance is calculated by the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

где Rк - контактное термическое сопротивление;where R to - contact thermal resistance;

λк.о, δк.о - коэффициент теплопроводности и толщина контрольного образца соответственно;λ K. , δ K. - the coefficient of thermal conductivity and the thickness of the control sample, respectively;

λi, δi - коэффициент теплопроводности и толщина i-го образца многослойного пакета соответственно;λ i , δ i - thermal conductivity and thickness of the i-th sample of the multilayer package, respectively;

ΔT - перепад температуры между нагреваемой поверхностью контрольного образца и охлаждаемой поверхностью многослойного пакета;ΔT is the temperature difference between the heated surface of the control sample and the cooled surface of the multilayer package;

Δt - перепад температуры на рабочих поверхностях контрольного образца.Δt is the temperature difference on the working surfaces of the control sample.

Недостатком данного способа является сложность предлагаемой установки и предлагаемого метода проведения расчета.The disadvantage of this method is the complexity of the proposed installation and the proposed method of calculation.

Целью заявляемого изобретения является повышение эффективности и точности контроля сварных соединений.The aim of the invention is to increase the efficiency and accuracy of control of welded joints.

Поставленная цель изобретения достигается тем, что в способе контроля качества соединений, заключающемся в том, что в теплоизолированном корпусе создают тепловой поток путем нагревания одной торцевой поверхности каждого образца и охлаждения их противоположных торцевых поверхностей, рассматривают сварной образец и эталонный сплошной, аналогичный по геометрическим размерам и материалу сварному, предварительно у одного из образцов вычисляют площадь торца, который нагревают, на боковой поверхности сварного образца устанавливают термопары таким образом, чтобы замерить температуру над сварным швом и под эти швом, на аналогичном уровне и высоте, на боковой поверхности устанавливают термопары на эталонном сплошном образце, замеряют температуры в обоих образцах и определяют перепады температур в каждом образце, вычисляют перепад температур в сварном шве по формулеThe object of the invention is achieved by the fact that in the method of controlling the quality of the joints, which consists in the fact that a heat flow is created in a thermally insulated body by heating one end surface of each sample and cooling their opposite end surfaces, a welded sample and a reference solid, similar in geometric dimensions, are considered and welded material, first one of the specimens calculates the area of the end face, which is heated, on the side surface of the welded specimen set ars in such a way as to measure the temperature above the weld and under this seam, at the same level and height, install thermocouples on the lateral surface on a reference solid sample, measure the temperatures in both samples and determine the temperature differences in each sample, calculate the temperature difference in the weld according to the formula

ΔТК=ΔТсвар-ΔТсплош,ΔT K = ΔT weld -ΔT continuous ,

где ΔТсвар - перепад температур в сварном образце,where ΔТ weld is the temperature difference in the welded sample,

ΔТсплош - перепад температур в сплошном образце, ΔТ continuous - temperature difference in a continuous sample,

далее по известному значению теплового потока q определяют величину контактного термического сопротивления в этом шве по формулеFurther, by the known value of the heat flux q, the value of the contact thermal resistance in this seam is determined by the formula

Figure 00000003
Figure 00000003

где ΔТК - перепад температуры в сварном шве;where ΔТ K is the temperature difference in the weld;

q - плотность теплового потока, пропускаемого через образцы, затем определяют фактическую зону контакта по формуле:q is the density of the heat flux passed through the samples, then the actual contact zone is determined by the formula:

Figure 00000004
Figure 00000004

где а - относительная площадь контакта,where a is the relative contact area,

λМ - теплопроводность материала,λ M - thermal conductivity of the material,

ψсф - коэффициент дискретности контакта,ψ sf - discrete contact coefficient,

сравнивают ее с общей площадью торца, через который проходит тепловой поток, и по этому сравнению судят о качестве сварного соединения.they compare it with the total area of the end face through which the heat flux passes, and from this comparison they judge the quality of the welded joint.

На фиг.1 изображена принципиальная схема установки предлагаемого способа.Figure 1 shows a schematic diagram of the installation of the proposed method.

На фиг.2 изображен принцип установки термопар на образцах и подвод тепла к ним.Figure 2 shows the principle of installation of thermocouples on the samples and the supply of heat to them.

Устройство включает в себя теплоизолированный корпус 1, тепловой электронагреватель 2, холодильник 3, сварной образец 4, эталонный сплошной образец 5, регулятор теплового электронагревателя 6, термопары 7 и устройство контроля температуры 8.The device includes a thermally insulated housing 1, a heat electric heater 2, a refrigerator 3, a welded sample 4, a solid reference sample 5, a regulator of a heat electric heater 6, thermocouples 7 and a temperature control device 8.

В теплоизолированном корпусе 1 размещают вверху тепловой электронагреватель 2, а внизу этого корпуса размещают холодильник 3.In a thermally insulated case 1, a thermal electric heater 2 is placed at the top, and a refrigerator 3 is placed at the bottom of this case.

Располагают их таким образом, чтобы между ними можно было расположить два образца: сварной 4 и эталонный сплошной 5. Образцы размещаются так, чтобы к одному торцу каждого из образцов подводился тепловой поток, а противоположный торец каждого из образцов охлаждался.They are positioned in such a way that two samples can be placed between them: welded 4 and reference solid 5. The samples are placed so that heat flow is supplied to one end of each of the samples, and the opposite end of each of the samples is cooled.

Эталонный сплошной образец 5 необходим для вычисления потери тепла в самом образце, перепада температур за счет поглощения тепла, то есть потерь тепла в самом материале, без наличия в нем сварного шва.The reference solid sample 5 is necessary to calculate the heat loss in the sample itself, the temperature difference due to heat absorption, that is, heat loss in the material itself, without the presence of a weld in it.

Тепловой электронагреватель 2 контролируется и управляется регулятором 6. На боковой поверхности каждого образца закрепляют термопары 7. Эта боковая поверхность у каждого из двух образцов перпендикулярна торцу, к которому подводят тепловой поток, и соответственно также перпендикулярна торцу, который охлаждают. Термопары 7 закрепляются следующим образом. На сварном образце 4 закрепляют так, чтобы измерить температуру над сварным швом (при прохождении теплового потока до сварного шва) и под сварным швом (при прохождении теплового потока после сварного шва). На таком же аналогичном уровне и высоте относительно уровня установки термопар на сварном образце закрепляют термопары 7 на эталонном сплошном образце 5. Все термопары подключают к устройству контроля температуры 8, которое показывает температуры всех этих термопар.Thermal heater 2 is controlled and controlled by regulator 6. Thermocouples are fixed on the side surface of each sample 7. This side surface of each of the two samples is perpendicular to the end face to which the heat flux is supplied, and accordingly also perpendicular to the end face, which is cooled. Thermocouples 7 are fixed as follows. On the welded sample 4 is fixed so as to measure the temperature above the weld (when passing the heat flux to the weld) and under the weld (when passing the heat flux after the weld). At the same similar level and height relative to the installation level of the thermocouples, the thermocouples 7 are fixed on the welded sample 5. All thermocouples are connected to the temperature control device 8, which shows the temperatures of all these thermocouples.

Тепловым электронагревателем 2 создают тепловой поток, который одновременно подводится к торцу каждого из образцов. Противоположный торец каждого из образцов охлаждается с помощью холодильника 3.Thermal electric heater 2 creates a heat flow, which is simultaneously supplied to the end of each of the samples. The opposite end of each of the samples is cooled using a refrigerator 3.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

В теплоизолированный корпус 1 между тепловым электронагревателем 2 и холодильником 3 помещают два образца: сварной 4 и эталонный сплошной 5, аналогичный по габаритным размерам и материалу сварному.Two samples are placed in a heat-insulated casing 1 between a heat electric heater 2 and a refrigerator 3: welded 4 and solid reference 5, similar in overall dimensions and welded material.

Предварительно у одного из образцов сварного 4 или эталонного сплошного 5 (не имеет значения у какого именно, т.к. они идентичны по геометрическим размерам) вычисляют площадь торца, к которому будут подводить тепловой поток. На сварном образце 4 закрепляют термопары над сварным швом и под ним. На таком же аналогичном уровне и высоте закрепляют термопары на эталонном сплошном образце 5. Термопары 7 подключают к устройству контроля температуры 8, которое показывает температуру каждой термопары, участвующей в измерении. Тепловым электронагревателем 2 создают тепловой поток q, который подводят к торцам обоих образцов. Тепловой поток изначально известен и контролируется регулятором 6, к которому подключен тепловой электронагреватель 2. Для повышения точности эксперимента его значение обеспечивают q≥103 Вт/м2. Именно при прохождении таких величин становятся более значительными перепад температур и величина контактного термического сопротивления.Previously, one of the samples of welded 4 or reference solid 5 (it does not matter which one, because they are identical in geometric dimensions) calculates the end area to which the heat flux will be supplied. On the welded sample 4, thermocouples are fixed above and below the weld. At the same similar level and height, thermocouples are mounted on a reference solid sample 5. Thermocouples 7 are connected to a temperature control device 8, which shows the temperature of each thermocouple participating in the measurement. Thermal electric heater 2 creates a heat flux q, which is fed to the ends of both samples. The heat flux is initially known and controlled by controller 6, to which thermal electric heater 2 is connected. To increase the accuracy of the experiment, its value is q≥10 3 W / m 2 . It is with the passage of such quantities that the temperature difference and the value of contact thermal resistance become more significant.

Подаваемый тепловой поток q нагревает торцы обоих образцов и проходит через испытуемые образцы. Противоположные торцы обоих образцов охлаждают с помощью холодильника с целью избежания перетоков тепла и перегрева образцов и самой теплоизолированной камеры 1. С помощью термопар, закрепленных к боковым поверхностям испытуемых образцов, измеряют температуры. По температурам, измеренным термопарами, вычисляют перепады температур ΔT в обоих образцах по формулеThe supplied heat flux q heats the ends of both samples and passes through the test samples. The opposite ends of both samples are cooled using a refrigerator in order to avoid heat transfer and overheating of the samples and the heat-insulated chamber 1. Temperature is measured using thermocouples attached to the side surfaces of the tested samples. From the temperatures measured by thermocouples, the temperature differences ΔT in both samples are calculated by the formula

Figure 00000005
Figure 00000005

где ТB - температура верхней части образца (на уровне над сварным швом),where T B is the temperature of the upper part of the sample (at a level above the weld),

ТH - температура нижней части образца (на уровне под сварным швом).T H - the temperature of the lower part of the sample (at a level below the weld).

После определения перепада температур в обоих образцах находят перепад температур в зоне контакта по формулеAfter determining the temperature difference in both samples, the temperature difference in the contact zone is found by the formula

Figure 00000006
Figure 00000006

где ΔТсвар - перепад температур в сварном образце;where ΔТ weld is the temperature difference in the welded sample;

ΔТсплош - перепад температур в сплошном образце. ΔТ continuous - temperature difference in a continuous sample.

Зная величину теплового потока q, вычисляют величину контактного термического сопротивления (КТС) по формулеKnowing the value of the heat flux q, calculate the value of contact thermal resistance (CTC) by the formula

Figure 00000007
Figure 00000007

Далее определяется относительная площадь контакта сварного соединения по формулеNext, the relative contact area of the welded joint is determined by the formula

Figure 00000008
Figure 00000008

где а - относительная площадь контакта,where a is the relative contact area,

λM - теплопроводность материала,λ M - thermal conductivity of the material,

ψсф - коэффициент дискретности контакта.ψ sf - discrete contact coefficient.

Полученная относительная площадь контакта сравнивается с площадью торца S, к которой подводится тепловой поток. Зная общую площадь S и площадь контактирования η в сварном образце, делают вывод о качестве сварного соединения.The obtained relative contact area is compared with the end area S, to which the heat flux is supplied. Knowing the total area S and the contact area η in the welded specimen, a conclusion is drawn about the quality of the welded joint.

В эксперименте, проведенном по предлагаемому способу, испытывали два образца. Сварной образец был изготовлен из двух сваренных цилиндров из материала Х18Н10Т, сплошной образец - аналогичный по габаритным размерам и материалу сварному.In an experiment conducted by the proposed method, two samples were tested. The welded specimen was made of two welded cylinders made of X18H10T material, the solid specimen was similar in overall dimensions and welded material.

Плотность теплового потока:

Figure 00000009
Heat flux density:
Figure 00000009

коэффициент теплопроводности материала:

Figure 00000010
thermal conductivity of the material:
Figure 00000010

коэффициент дискретности контакта: ψсф=0,989.contact discreteness coefficient: ψ sf = 0.989.

Были получены следующие результаты:The following results were obtained:

температура в сварном шве: ΔТК=550 К,temperature in the weld: ΔТ K = 550 K,

контактное термическое сопротивление:

Figure 00000011
contact thermal resistance:
Figure 00000011

относительная площадь контакта: 6,2·10-6 м.relative contact area: 6.2 · 10 -6 m.

По полученным результатам сделали вывод, что непровар примерно 20% и качество сварного соединения вполне приемлемое.Based on the results, it was concluded that about 20% lack of penetration and the quality of the welded joint is quite acceptable.

Преимуществами предлагаемого способа являются надежность и простота в эксплуатации. Не требуется специальных мер безопасности.The advantages of the proposed method are reliability and ease of operation. No special safety measures required.

Повышается точность за счет получения численного значения общей площади и площади контактирования, которые с помощью полученных чисел дают более наглядное заключение о качестве.The accuracy is improved by obtaining a numerical value of the total area and the area of contact, which with the help of the obtained numbers give a more visual conclusion about the quality.

Claims (1)

Способ контроля качества соединений, заключающийся в том, что в теплоизолированном корпусе создают тепловой поток путем нагревания одной торцевой поверхности каждого образца и охлаждения их противоположных торцевых поверхностей, отличающийся тем, что рассматривают сварной образец и эталонный сплошной, аналогичный по геометрическим размерам и материалу сварному, предварительно у одного из образцов вычисляют площадь торца, который нагревают, на боковой поверхности сварного образца устанавливают термопары таким образом, чтобы замерить температуру над сварным швом и под этим швом на аналогичном уровне и высоте, на боковой поверхности устанавливают термопары на эталонном сплошном образце, замеряют температуры в обоих образцах и определяют перепады температур в каждом образце, вычисляют перепад температур в сварном шве по формулеA method for controlling the quality of joints, which consists in creating a heat flow in a heat-insulated casing by heating one end surface of each sample and cooling their opposite end surfaces, characterized in that they consider a welded sample and a solid reference, similar in geometry and welded, previously one of the samples calculates the area of the end face, which is heated, thermocouples are installed on the side surface of the welded sample so that it measures l the temperature above the weld and under this seam at the same level and height, on the side surface, install thermocouples on a reference solid sample, measure the temperatures in both samples and determine the temperature drops in each sample, calculate the temperature difference in the weld according to the formula ΔТK=ΔТсвар-ΔTсплош,ΔТ K = ΔТ weld -ΔT continuous , где ΔТсвар - перепад температур в сварном образце;where ΔТ weld is the temperature difference in the welded sample; ΔТсплош - перепад температур в сплошном образце, ΔТ continuous - temperature difference in a continuous sample, далее по известному значению теплового потока q определяют величину контактного термического сопротивления в этом шве по формулеFurther, by the known value of the heat flux q, the value of the contact thermal resistance in this seam is determined by the formula
Figure 00000012
Figure 00000012
 где ΔТK - перепад температуры в сварном шве;where ΔТ K is the temperature difference in the weld; q - плотность теплового потока, пропускаемого через образцы, затем определяют фактическую зону контакта по формулеq is the density of the heat flux passed through the samples, then the actual contact zone is determined by the formula
Figure 00000013
Figure 00000013
 где а - относительная площадь контакта;where a is the relative contact area; λM - теплопроводность материала;λ M - thermal conductivity of the material; ψсф - коэффициент дискретности контакта, сравнивают ее с общей площадью торца, через который проходит тепловой поток и по этому сравнению судят о качестве сварного соединения.ψ cf is the contact discreteness coefficient, it is compared with the total area of the end face through which the heat flow passes, and the quality of the welded joint is judged by this comparison.
RU2006139860/28A 2006-11-10 2006-11-10 Method for controlling the quality of joints RU2330271C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006139860/28A RU2330271C1 (en) 2006-11-10 2006-11-10 Method for controlling the quality of joints

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006139860/28A RU2330271C1 (en) 2006-11-10 2006-11-10 Method for controlling the quality of joints

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2330271C1 true RU2330271C1 (en) 2008-07-27

Family

ID=39811135

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006139860/28A RU2330271C1 (en) 2006-11-10 2006-11-10 Method for controlling the quality of joints

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2330271C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016207527A1 (en) * 2016-05-02 2017-11-02 Andreas Griesinger Method for detecting the state of a connection of components

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016207527A1 (en) * 2016-05-02 2017-11-02 Andreas Griesinger Method for detecting the state of a connection of components
DE102016207527B4 (en) * 2016-05-02 2021-06-10 Andreas Griesinger Method for detecting the state of a connection between components

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Maillet A review of the models using the Cattaneo and Vernotte hyperbolic heat equation and their experimental validation
RU2426106C1 (en) Method of determining heat conductivity of thin-wall heat shield and device to this end
ATE501433T1 (en) HEAT ANALYSIS INSTRUMENT WITH DYNAMIC POWER COMPENSATION
CN206656979U (en) It is a kind of to be used to measure rubber and the experimental provision of intermetallic contact thermal resistance
RU2330271C1 (en) Method for controlling the quality of joints
RU2530441C1 (en) Method for non-destructive control of complex of thermal characteristics of solid building materials and device for its implementation
CN108426914A (en) A kind of determining instrument of thermal coefficient and specific heat capacity
Il’ichev et al. Experimental determination of the temperature dependence of steel thermal conductivity
Sun Method for determining defect depth using thermal imaging
JP3315368B2 (en) Thermal conductivity measuring device and measuring method
RU148273U1 (en) DEVICE FOR CONTROL OF THERMAL CONDUCTIVITY OF PLATES FROM ALUMONITRIDE CERAMICS
CN207946382U (en) A kind of determining instrument of thermal coefficient and specific heat capacity
Caron et al. A compensation method for the disturbance in the temperature field caused by subsurface thermocouples
RU2170924C2 (en) Method of determination of contact thermal resistances
KR20060040959A (en) Material measuring device having temperature adjusting function
RU2788562C1 (en) Method for determining the complex of thermophysical characteristics of solid construction materials
RU2287152C1 (en) Method for non-destructive detection of thermo-physical properties of solid materials
JP2009257846A (en) Evaluation method of heat permeability
Sparrow et al. Novel techniques for measurement of thermal conductivity of both highly and lowly conducting solid media
RU2329492C2 (en) Method of complex determination of thermophysical properties of materials and method for its implementation
Zaripov et al. Determination of the thermophysical properties of halogenated hydrocarbons in a heat-conducting calorimeter
RU2746238C1 (en) Method for controlling the degree of exhaustion of the protective qualities of a bulk sorbent
RU2324165C1 (en) Method of identifying system of thermo-physical properties of hard materials
RU2005126461A (en) METHOD OF THERMAL NON-DESTRUCTIVE CONTROL OF MULTILAYER OBJECTS
RU2380641C1 (en) Heat pipe filling quality control method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101111