Понимание плавления сварного шва и зон термического влияния | MachineMFG

Понимание плавления сварного шва и зон термического влияния

0
(0)

При сварке плавлением под действием источника сварочного тепла в сварном шве происходит ряд переходов от плавления к твердому состоянию.

Кроме того, под воздействием сварочного теплообмена изменяются структура и свойства основного металла с обеих сторон сварного шва, которые не расплавляются.

Между основным металлом и сварным швом также существует переходная зона, которая отличается как от сварного шва, так и от основного металла и может значительно повлиять на характеристики сварного соединения.

Схематическая диаграмма сварное соединение состав

1 - Сварочный шов
2 - Зона слияния
3 - Зона термического воздействия
4 - Основной металл

1. Структура и производительность зоны слияния

Под "зоной сплавления" понимается область, где сварной шов переходит в зону термического влияния (ЗТВ) в сварном соединении. Эта область очень тонкая, и ее трудно определить даже под увеличением.

Один из внутренних дефекты стали известна как "перегретая структура". Эта структура металла характеризуется крупным размером зерна, которое образуется, когда температура нагрева превышает AC3 в течение длительного периода времени или когда температура остается высокой.

Температура в зоне плавления находится между линиями твердой и жидкой фаз на диаграмме состояния железоуглеродистого сплава. В этой области металл находится в частично расплавленном состоянии, называемом "полурасплавленной зоной", и имеет очень крупные зерна. После охлаждения получается грубая, перегретая структура с низкой пластичностью и вязкостью.

Из-за очевидных химических и структурных неоднородностей в зоне плавления она часто является источником трещин или локальных хрупких разрушений в сварные соединения и представляет собой область с наименьшей нейтральной энергией сварного соединения.

2. Термический цикл сварки

Процесс, при котором температура точки на сварном шве изменяется с течением времени под воздействием сварочное тепло источник известен как "сварочный термический цикл". Этот термин относится к определенной точке на сварном шве, где источник тепла находится близко.

Во время Термический цикл сваркиТемпература в точке увеличивается, пока не достигнет своего максимального значения. По мере удаления источника тепла температура постепенно снижается до комнатной. Этот процесс можно представить в виде кривой.

Кривая термического цикла сварки

  • Tm - максимальная температура нагрева
  • TA - температура фазового перехода
  • tA - время пребывания выше температуры фазового перехода

3. Структура и свойства зоны термического влияния при сварке

Зона термического влияния сварки" (ЗТВ) - это область, в которой происходит изменение металлургической структуры и механических свойств основного металла в результате теплового воздействия (но не плавления) во время сварки. процесс сварки. Характеристики и свойства HAZ являются отражением свойств и качества сварного соединения.

Для низкоуглеродистой стали и низколегированной высокопрочной стали с минимальным количеством легирующих элементов зона термического влияния при сварке может быть разделена на "зону перегрева", "зону нормализации", "зону неполной рекристаллизации" и "зону рекристаллизации".

Сварка зоны термического влияния незакаленной стали

  1. Зона слияния
  2. Перегретая область
  3. Нормализация площади
  4. Неполная зона рекристаллизации
  5. Зона рекристаллизации
  6. Основной металл

Перегретая структура: видманштаттен структура

В перегретой зоне зоны термического влияния сварки образуется крупнозернистая аустенит зерна приводит к образованию особой перегретой структуры при быстром охлаждении. Эта структура характеризуется параллельными иглами феррита (цементита) внутри крупного аустенит зерна, а оставшийся между иглами аустенит превращается в перлит. Эта перегретая структура известна как "ферритовая (цементитная) структура Видманштаттена".

Проще говоря, при крупном зерне аустенита и подходящей скорости охлаждения доэвтектоидная фаза в стали образует иглообразный чешуйчатый перлит. Структура Видманштаттена не только имеет большой размер зерна, но и значительно снижает гибкость металла из-за хрупкой поверхности, созданной многочисленными ферритными иглами, что является основной причиной охрупчивания сварного соединения в стали, которая плохо поддается закалке.

Ширина зоны термического влияния (ЗТВ) зависит от нескольких факторов, включая метод сварки, параметры сварки, размер и толщину сварного шва, теплофизические свойства металлического материала и форму соединения.

Можно уменьшить ширину зоны термического влияния, используя меньшие размеры параметры сваркиНапример, уменьшить сварочный ток и увеличить скорость сварки.

Ширина HAZ зависит от используемого метода сварки. Общая ширина зоны контакта для электрода дуговая сварка составляет около 6 мм, в то время как для дуговой сварки под флюсом - около 2,5 мм, а для газовой - около 27 мм.

Методы контроля и улучшения свойств сварных соединений

1. Соответствие материалов

Подбор материала" в первую очередь относится к выбору сварочные материалы.

Для низкоуглеродистой стали, низколегированной высокопрочной конструкционной стали и низкотемпературной стали состав металла шва и основного металла не обязательно должен быть идентичным, однако механические свойства должны быть такими же, как у основного металла.

При работе с жаропрочной и нержавеющей сталью, чтобы обеспечить сварному шву такие же высокотемпературные характеристики и коррозионную стойкость, как у основного металла, химический состав сварочного материала должен точно соответствовать составу основного металла.

2. Контролируйте коэффициент слияния

При сварке плавлением доля расплавленного основного металла в металле шва называется коэффициентом плавления.

Формула расчета коэффициента слияния такова:

r = Fm/(Fm+Ft)

Где

  • r - коэффициент слияния;
  • Fm - площадь поперечного сечения расплавленного основного металла:
  • Ft - площадь поперечного сечения присадочного металла в сварном шве.

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Так как вы нашли эту публикацию полезной...

Подписывайтесь на нас в соцсетях!

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх