Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Особенности кристаллизации сварочной ванны



В результате воздействия сварочного источника тепла металл расплавляется и образует сварочную ванну – металл, ограниченный изотермической поверхностью Т = Тпл. Размер и форма ее зависят от параметров режима и вида сварки.

В процессе сварки дуга перемешается вдоль свариваемых кромок и образует подвижную сварочную ванну (рис. 11), в передней части (abc) которой происходит плавление основного и присадочного металла, а в хвостовой части (dkn) – кристаллизация металла. Средняя температура ванны составляет 1700...1850 °С – для АДС и 1600...2000 °С – для РДС.

  Рис. 11. Схема распределения температуры по длине L сварочной ванны По мере продвижения дуги расплавленный металл из головной части ванны под воздействием давления дуги отбрасывается в хвостовую часть ванны, где отвод тепла в холодный основной металл преобладает над притоком. Последнее приводит к затвердению сварочной ванны, в процессе которого по границе сплавления образуются общие кристаллы.

На кристаллизацию металла сварочной ванны оказывают влияние следующие факторы:

1. Наличие в ванне центров кристаллизации в виде зерен оплавившегося основного металла на границе сплавления, карбидов и неметаллических включений.

2. Одновременный с кристаллизацией ввод теплоты в сварочную
ванну движущимся источником тепла, скорость движения которого определяет скорость перемещения фронта кристаллизации.

3. Малый объем и непродолжительное существование расплав-ленной сварочной ванны (1...2 мин), большие средние скорости роста кристаллов.

4. Значительный градиент температур и перегрев металла в центре сварочной ванны.

5. Интенсивное перемешивание металла.

6. Воздействие на кристаллизующийся металл термодеформационного цикла сварки.

В процессе кристаллизации металла шва формируется его первичная структура, определяемая формой, размерами, взаимным расположением кристаллитов, характером дендритных образований и фазовых выделений.

В результате кристаллизации освобождается некоторая энергия – теплота кристаллизации, численно равная скрытой теплоте плавления. Эта теплота отводится через границу раздела твердой и жидкой фаз в более холодное тело, что обусловливает прерывистый характер кристаллизации.



Рост кристаллитов в сварочном шве происходит нормально к фронту кристаллизации, т. е. к изотермической поверхности кристаллизации (ИПК), соответствующей Тпл (рис. 12). Скорость роста кристаллитов Vкр зависит от скорости сварки V (рис. 13).

 

  Рис. 12. Схема сварочной ванны (I–I – ось кристаллита)   Рис. 13. Схема расчёта скорости кристаллизации

Вектор скорости кристаллизации направлен по нормам к изотерме кристаллизации. Vкр = AB/Dt, где АВ – длина закристаллизовавшегося участка; t – время кристаллизации.

Рассмотрим фигуру ABC. Так как размеры бесконечно малы, можно считать ее прямоугольным треугольником и принять АС = x. Тогда АВ = АС×cosa = Dх×cosa и Vкр = (Dx/Dt)×cosa; так как V = Dх/Dt – скорость сварки, то Vкр = V×cosa.

Тип первичной структуры сплава зависит от формы роста кристаллов и условий охлаждения. Различают 3 типа первичной структуры (рис. 14): ячеистую (а), ячеисто-дендритную (б) и дендритную (в).

 

 

Рис. 14. Типы первичной структуры

 

Первичную структуру сварного шва можно регулировать, используя различные металлургические и технологические приемы. Подавление столбчатой структуры с целью получения равноосных кристаллов в швах осуществляется:



а) введением элементов-модификаторов 1-го рода (Ti, V, Nb, Zr и др.);

б) введением модификаторов 2-го рода поверхностно-активных примесей;

в) введением элементов, образующих избыточные фазы в твердых растворах (a–фазы, первичные карбиды и др.);

г) воздействием на сварочную ванну ультразвуковых колебаний или вибраций, электромагнитного перемешивания металла ванны;

д) термической и термомеханической обработкой, прокаткой сварных швов.

Вторичная структура образуется в результате физико-химических процессов и структурных превращений в твердом состоянии. Важную роль в этом играют полиморфные превращения – переход одного вида кристаллической решетки в другую (a«g).

После кристаллизации из жидкого состояния вторичная кристаллизация (перекристаллизация) в твердом состоянии изменяет картину кристаллического строения – возникают и растут новые зерна, появляются новые границы.

Процесс вторичной кристаллизации для сварных швов металлов с полиморфными превращениями имеет несколько аспектов:

1. В процессе охлаждения после сварки нарушается неблагоприятное строение кристаллов и возникает новая, более мелкозернистая структура.

2. Перегретую после сварки ЗТВ можно вновь сделать мелкозернистой за счет нагрева выше Т полиморфных превращений с последующим охлаждением с необходимой скоростью.

3. При сварке давлением при перекристаллизации в твердом состоянии происходит прорастание новых зерен через бывшую границу раздела и повышение качества сварных соединений.

 


Просмотров 578

Эта страница нарушает авторские права




allrefrs.ru - 2021 год. Все права принадлежат их авторам!