Способ исследования процесса проплавления металла

 

Изобретение относится к способам исследования процессов, в частности к способам исследования тепловых процессов при сварке, резке и наплавке, и может быть использовано для исследования процесса пропла вления металла при воздействии концентрированного источника нагрева. Цель изобретения - повышение точности результатов путем выявления зоны обрабатываемого металла , подвергшейся непосредственному воздействию концентрированного источника нагрева. В образец в зону обработки помещают индикаторы с физико-химическими свойствами. отличающимися от свойств исследуемого матеоиала. После проплавлечия с помощью речтгенопросвечивания или металлографических исследований определяют область воздействия концентрированного источника нагрева на обрабатываемый металл. Индикаторы изготавливают в виде стержней. На образце выполняют отверстия на предполагаемой траектории перемещения источника нагрева. С одной стороны траектории устанавливают стержни, например , в предварительно засверленные отверстия , длина которых превышает зону плавлений обрабатываемого металла.Стержни устанавливают в количестве не менее трех штук и располагают в плоскостях, перпендикулярных предполагаемой траекто рии перемещения источника нагрева, с расстоянием-между плоскостями не менее длины сварочной ванны рзсплавного металла на разных уровнях по глубине проплавления или на разных расстояних от траектории. Материал стержня выбирают в соответствии с температурой кипения обрабатываемого металла из условия, что температура плавления стержня равна 0,8-1,2 температуры кипения обрабатываемого металла . 1 з.п. ф-лы, 4 ил. сл С о го сл ( ю ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э В 23 К 28/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

И (21) 4657278/27 (22) 09.01.89 (46) 07.02.91. Бюл. М 5 (71) Институт электросварки им. Е.О.Патона (72) А.Н.Корниенко и Я,А.Романенко (53) 621.791.75.011(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1269940, кл. В 23 К 9/16, 1985. (54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА

ПРОПЛАВЛЕНИЯ МЕТАЛЛА (57) Изобретение относится к способам исследования процессов, в частности к способам исследования тепловых процессов при сварке, резке и наплавке, и может быть использовано для исследования процесса пропла вления металла при воздействии концентрированного источника нагрева, Цель изобретения — повыи ение точности результатов путем выявления зоны обрабатываемого металла, подвергшейся непосредственному воздействию концентрированного источника нагрева. В образец в зону обработки помещают индикаторы с физико-химическими свойствами. отличающимися от свойств исследуемого матеоиала. После проплавлеИзобретение относится к сварке, резке и термической обработке металла, а именно к способам исследования теплового воздействия на обрабатываемый металл, и может быть использовано для определения зоны обрабатываемого металла, подвергшейся непосредственному воздействию концентрированного источника нагрева.

Целью изобретения является повышение достоверности результатов путем выявления зоны обрабатываемого металла, „, Я „„1625629 Al чия с помощью речтгенопросвечивания или металлографических исследований определяют область воздейгтвия концентрированного источника нагрева на обрабатываемый металл. Индикаторы изготавливают в виде стержней. На образце выполняют отверстия на предполагаемой траектории перемещения источника нагрева. С одной стороны траектории устанавл вают стержни, например. в предварительно засьерленные отверстия, длина которых прсвышает зону плавлени4 обрабатываемого металла, Стер-жни устанавливают в количестве не менее трех штук и располагают в плоскостях, перпендикулярных предполагаемой траектории перемещения источника нагрева, с расстоянием. между плоскостями не менее длины сварочной ванны расплавного металла на разных уровнях по глубине проплавления или на разных расстояних от траектории. Материал стержня выбирают в соответствии с температурой кипения обрабатываемого металла из условия. что температура плавления стержня равна 0,8-1,2 температуры кипения обрабатываемого металла. 1 э.п. ф-лы, 4 ил. подвергшейся непосредственному воздействию концентрированного источника нагрева, На фиг,1 показана зона проплавления образца, продольное сечение по траектории перемещения источника нагрева; на фиг.2— разрез А — А на фиг.1; на фиг.3 — исследуемый образец, вид сверху; на фиг.4 — разрез Б — Б на фиг.3.

Способ осуществляется следующим образом.

1625629

В исследуемом образце 1 намечают траекторию 2 предлагаемого перемещения источника нагрева и эасверливают отверстия

3 так, чтобы охватить половину предполагаемой зоны 4 проплавления (вторая половина симметрична). В отверстия вставляют стержни 5, Расстояние между отверстиями выбирают равным или большим, чем длина сварочной ванны 6. Осуществляют обработку образца путем перемещения источника нагрева по намеченной траектории. В качестве источника нагрева может быть использована электрическая дуга, пламя газовой горелки, электронный луч и др, Материал стержня выбирают так, чтобы температура его плавления равнялась 0,8-1,2 температуры кипения исследуемого металла. Например, при исследовании образцов из ниэкоуглеродистой стали и меди целесообразно использовать стержни иэ молибдена, при исследовании образцов из алюминия и титана стержни изготавливают иэ гафния и вольфрама соответственно. Охлаждают образец, производят рентгенопросвечивание и (или) изготавливают макрошлифы. По оплавившимся торцам стержней определяют форму зоны обрабатываемого металла, подвергавшуюся непосредственному воздействию концентрированного источника нагрева.

Наличие стержней на предполагаемой траектории перемещения источника нагрева, длина которых превышает зону проплавления обрабатываемого металла, позволяет определить толщину существовавшей жидкой прослойки. Под воздействием источника нагрева происходит перегрев жидкой прослойки, а плавление металла,не контактирующего непосредственно с источником нагрева, происходит путем передачи тепла от перегретой жидкой прослойки.

Следовательно, стержни, закрепленные одним концом в нерасплавившемся металле, расплавляются на другом конце, на который воздействует источник нагрева. а часть стержня, проходящего через жидкую прослойку, остается твердой, Таким образом, на рентгенограмме или на макрошлифе можно установить толщину жидкой прослойки как разницу между длиной всей нерасплавившейся части стержня и длиной части стержня, находящейся в твердом металле.

Расположение стержней в плоскостях, перпендикулярных предполагаемой траектории движения источника, позволяет опремакрошлифов, выполненных перпендикулярно траектории движения источника нагрева, Выбор расстояния между стержнями равного или большего, чем длина ванны расплавленного металла, позволяет исключить изменение теплового баланса, установившегося в системе источник нагрева — ванна— твердый металл.

Температура жидкой прослойки изменяется от температуры кипения в месте контактирования с источником нагрева до

10 температуры плавления в месте контакта с твердым металлом. Если при этом стержень

15 изготовлен из материала, температура плавления которого менее 0,8 температуры кипения обрабатываемого металла, то часть стержня, не подверженная непосредственному воздействию источника нагрева, расплавляется за счет тепла перегретой прослойки обрабатываемого металла. что искажает реальную картину плавления. Если температура плавления стержня более

1,2 температуры кипения обрабатываемого металла, то часть стержня, выступающая

25 за границу жидкой прослойки, не полностью расплавляется под воздействием источника нагрева. Как показали проведенные исследования, при выходе темпе30 ратуры плавления стержня эа указанные пределы погрешность измерений превышает 10-20 .

Пример, В соответствии с предлагаемым способом были проведены исследова35

40 ния проплавляющей способности сжатой газовым потоком дуги при плазменной сварке.

Стыковые соединения пластин алюминиево-магниевых сплавов толщиной 10 мм выполняли за один приход при следующих параметрах режима: ток сварки 320 А, напряжение на дуге 28 В, скорость сварки

16 м/ч, расход плазмообразующего газа (Ar) 2 л/мин.

Предварительно в торце одной из двух стыкуемых пластин сверлили отверстия ф 1,6 мм, глубиной 20 мм так, что рассто45 яние от верхней кромки до их оси равнялось

3,5 и8 мм. Расстояние между отверстиями 30 мм, В отверстия вставляли стержни из гафниевой проволоки ф 1,5 мм и дли50 ной 20 мм.

Положение расплавившихся участков стержней определяли по ренгенограммам.

Использование способа исследования позволяет получить достоверные результа55 делить форму эоны обрабатываемого ты о форме зоны основного металла, непосредственно взаимодействующей с источником нагрева, размерах прослойки металла, непосредственно подвергшейся тепловому воздействию источника нагрева, путем сопоставления рентгенограмм или жидкого металла, что необходимо для со1625629 Риг. I

uz Z здания уточненной модели процессов, происходящих в ванне жидкого металла, для разработки теплогой модели передачи тепла от источника нагрева к обрабатываемому металлу, Формула изобретения

1. Способ исследования процесса проплавления металла преимущественно при воздействии концентрированного источника нагрева, при котором в образец в зону обработки помещают индикаторы с физикохимическими свойствами, отличающимися от свойств исследуемого металла, выполняют проплавление образца и затем с помощью рентгенопросвечивания или металлографических исследований определяют область возцействия концентрированного источника нагрева на обрабатываемый металл, о т л и ч а ю щ и йс я тем. что. с целью повышения достоверности результатов путем выявления зоны обрабатываемого металла,. подвергшейся непосредственному воздействию концентрированного источника нагрева . в образце на предполагаемой траектории перемещения источника нагрева выполняют отверстия длиной, превышающей зону плавления

5 обрабатываемого металла. по одну сторону от траектории в количестве не менеет трех и располагают их в плоскостях, перпендикулярных траектории перемещения источника нагрева, с расстоянием между плоскостями

10 не менее длины ванны расплавленного обрабатываемого металла, на разных уровнях по глубине или на, разных расстояних от траектории, индикаторы изготавливают в виде стержней и помещают их в полученные

15 отверстия.

2. Способ по и 1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения толщины жидкой прослойки под источником нагрева, материал стержня

20 выбирают в соответствии с температурой кипения обрабатываемого металла из условия, что температура плавления стержня равна 0,8 — 1,2 температуры кипения обрабатываемого металла.

1625629 Риг. 4

Составитель 3, Хаустова

Редактор О. Юрковецкая Техред М.Моргентал Корректор М. Демчик

Заказ 248 Тираж 508 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101