Способ определения изотерм кристаллизации сварочной ванны Советский патент 1991 года по МПК B23K28/00 

Изобретение относится к сварке плавлением, в частности к способам исследования сварочных процессов, и может быть использовано для определения изотерм кристаллизации сварочной ванныо

Целью изобретения является улучшение качества сварных соединений за счет выбора оптимальных режимов сварки, определения интервала перехода расплава из жидкого состояния в твердое, предотвращения образования кристаллизационных трещин путем однбвременного определения верхней границы ликвидуса и нижней границы солидуса кристаллизации жидко-твердой фазы Металла сварочной ванны.

Способ осуществляется следующим образом

В сварочную ванну вносят частицы двух материалов, отличающихся между собой своей температурой плавления так что у одного они выше, а у другого ниже, чем у металла сварочной ванны. Причем эти материалы могут быть внесены в сварочную ванну любым из из0

со к

ч

о

00

вестных способов, например размещены перед сваркой между стыкуемыми кромками, засыпаны в процессе сварки в уже разведенную сварочную ванну, а частицы вольфрама, кроме того, могут быть зачеканены в плавящийся электрод. После окончания сварки образца изготавливают макротемплет сварного шва в той плоскости, в которой определяют изотерму кристаллизации сварочной ванны, или осуществляют объемное рентгенопросвечивание и по расположению введенных частиц определяют границы жидко-твердой фазы. Частицы материала с температурой плавления более высокой, чем у металла сварочной ванны, очерчивают границу ликвидуса, а частицы с более низкой, чем у металла сварочной ванны, температурой - границу солидуса.

Пример. Определяли изотермы кристаллизации сварочной ванны в образцах из стали 09Г2С толщиной 10 мм, I в зазоре (3 мм) между стыкуемыми кромками размещали частицы ферровольфрама и свинца, причем размер частиц ферровольфрама находился в пределах 0,5-2,5 мм, а свинца - 1,0-3,0 мм. Общая масса ферровольфрамовых и свинцовых частиц равна соответственно 10 и 15 г. Образцы сваривали под флюсом на режиме: ток сварки 550-680- А, напряжение на дуге 32-34 В, скорость сварки 30 м/ч. После прохождения дугой участков, где в зазоре размещены вводимые в сварочную ванну частицы, сварка прекращалась. Для визуального определения изотерм кристаллизации сварочной ванны изготавливали макро- темплеты сварного шва, на которых можно наблюдать верхнюю и нижнюю границы жидко-твердой фазы, очерченные соответственно частицами ферровольфрама и свинца. В других случаях места расположения включений определяли по рентгенограммам.

При охлаждении расплава по достижению температуры ликвидуса с определенным переохлаждением из него начинают выпадать кристаллы твердой фазы. По мере дальнейшего охлаждения объем, занимаемый кристаллитами, увеличивается, кристаллиты соединяются в каркас, заполненный оставшейся жидкостью. При дальнейшем охлаждении появляется опасность разрушения каркаса возникающими при охлаждении усилиями усадки.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Таким образом, температура появления новых надрывов-трещин при кристаллизации лежит несколько ниже температуры ликвидуса. Ее называют верхним интервалом эффективной температуры кристаллизации или верхней температурой температурного интервала хрупкости. Нижний интервал эффективной температуры кристаллизации ограничен линией солидуса, поскольку кристаллизация вообще заканчивается при этой температуре.

Следовательно, чем шире интервал температур кристаллизации расплавов, в котором происходит переход расплава из жидкого состояния в твердое, тем больше должна быть склонность к образованию кристаллизационных трещин. Эта тенденция усиливается с увеличением ширины интервала концентрации, в котором наблюдается переход расплава из жидкого состояния iв твердое.

Проводились исследования процесса кристаллизации сварочной ванны при плазменно-дуговой сварке на алюминиевом сплаве В90 стыковых соединений. Параметры режима сварки: сварочный ток 360-380 А; напряжение на дуге 39-41 В; скорость сварки 8-14 м/час; , тин соединения - стыковое; толщина листовых образцов, 12 мм; количество проходов сварки 1; источник питания ВДУ-504; характер тока - постоянный обратной полярностио

, В сварочную ванну одновременно вводили частицы вольфрама и свинца. После окончания сварки и охлаждения образца с целью предварительного оп,ределения места нахождения введенных частиц образец подвергали рентгено - просвечиваниЮо Из определенных таким образом и затем отмеченных участков вырезали темплеты, изготавливали из них макрошлифы, по которым определя ли границы, очерченные введенными частицами, характеризующие изотермы

iкристаллизации сварочной ванны - линии ликвидуса и солидуса жидко1 твердой фазы.

Изучали связь между шириной интервала температур кристаллизации, т.е. между границами введенных час тиц вольфрама и свинца и склонностью к образованию трещин. Установлено, что склонность к образованию трещин возрастает с увеличением расстояния

между границами, очерченными введен- ными частицами.

Исследование изотерм кристаллизации сварочной ванны ликвидуса и соли- дуса позволяет определять влияние различных режимов дуговой сварки и особенности сварочных процессов на склонность к образованию кристаллизационных трещин.

Использование способа позволяет исключить необходимость применения дополнительных устройств для выплес- Ьивания металла сварочной ванны и для испульсной подачи газа в дугу, упростить и удешевить определение обеих изотерм кристаллизации сварочной ванны.

Формула изобретения

Способ определения изотерм кристаллизации сварочной ванны, при котором в сварочную ванну вводят частицы материала, температура плавления и удельный вес в жидком состоянии ко- (торого выше, чем у металла сварочной

ванны, и определяют верхнюю границу. ,пиквидуса кристаллизации жидко-твердой металлосварочной ванны, о т л и-.

чающийся тем, что, с целью повышения качества сварных соединений за счет выбора оптимальных режимов сварки, определения интервала перехода расплава из.жидкого состояния в.твердое, предотвращения образования кристаллизационных трещин путем одновременного определения верхней границы ликвидуса и нижней границы солидуса кристаллизации жидко-твер5 дой фазы металла сварочной ванны, в сварочную ванну дополнительно вводят частицы материала, имеющего более низкую температуру плавления и более высокий удельный вес, чем у металла

0 сварочной ванны, а после окончания сварки определяют плоскость реза мак- ротемплетов и изготавливают макротел-- плеты сварного соединения в плоскостях, в которых изучают изотерму соли5 дуса, и по расположению введенных частиц одновременно определяют форму изотерм ликвидуса и солидуса сварочной ванны.

Изобретение относится к сварке плавлением, в частности к способам исследования сварочных процессов. Цель изобретения - повышение качества сварных соединений. В сварочную ванну вводят частицы тугоплавкого материала, например вольфрама, осе- i дающие на вершинах ветвей растущих кристаллов и очерчивающие верхнюю границу жидко-твердой фазы (ликвидус), и частицы материала, имеющего более низкую температуру плавления и более высокую плотность, чем у металла сварочной ванны, например свинца, очерчивающего нижнюю границу жидко-твердой фазы (солидус). После окончания сварки изготавливают, макротемплет сварного шва в плоскости, в которой изучают изотермы кристаллизации. По расположению введенных частиц определяют форму изотерм кристаллизации сварочной ванны, т.е. обе границы жидко-твердой фазы. Кроме частиц тугоплавкого материала, в сварочную ванну вводят частицы материала, обладающего более низкой температурой плавления и более высокой плотностью, чем металл сварочной ванны. о е (Я