Способ исследования процесса проплавления металла

.Я 2 162562 5 В 23 К 28/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКРЫТИЯМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 2(22) 09.01.89 (46) 07.02.91. Бюл. М 5 71) Институт электросварки (72) А.Н.Корниенко и Я,А.Ро (53) 621.791.75.011(088.8) (56) Авторское свидетельств М 1269940, кл. В 23 К 9/16,м. Е,О.Патненко о ССС 1985. подверствиюгрева,На фиг,образца, прперемещенразрезА - Аобразец, вина фиг.3.Способразом,показана зона пропл дольное сечение по тра я источника нагрева; на а фиг.1; на фиг.3 - иссле д сверху; на фиг.4 - раз веления ектории фиг.2 - дуемый рез Б-Б существляется следующим о ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(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 - 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 свойствисследуемого 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,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 засоерленные отверстия, длина которых прсвышает зону плавлени 4 обрабатываемого металла, Стержни 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. гшейся непосредственному воздей концентрированного источника на1625629 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. Н ап ример, 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 не- расплавившейся 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 510 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 20 25 за границу жидкой прослойки, не полностью расплавляется под воздействием источника нагрева. Как показали проведенные исследования, при выходе темпе 30 ратуры плавления стержня эа указанныепределы погрешность измерений превышает 10-20,П р и м е р, В соответствии с предлагаемым способом были проведены исследова 35 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 мч, расход плазмообразующего газа (Аг) 2 л/мин. Предварительно в торце одной из двух стыкуемых пластин сверлили отверстия ф 1,6 мм, глубиной 20 мм так, что рассто 45 яние от верхней кромки до их оси равнялось 3,5 и 8 мм. Расстояние между отверстиями 30 мм, В отверстия вставляли стержни из гафниевой проволоки ф 1,5 мм и дли 50 нои 20 мм. Положение расплавившихся участков стержней определяли по ренгенограммам,Использование способа исследования позволяет получить достоверные результа 55 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 Фиг 2 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 физико- химическими 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 сторонуот 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, о тл и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности определения толщины жидкой прослойки под источником нагрева, материал стержня 20 выбирают в соответствии с температуройкипения обрабатываемого металла из условия, что температура плавления стержня равна 0,8 - 1,2 температуры кипения обрабатываемого металла,1625629Составитель 3, Хаустовадактор О. Юрковецкая Техред М.Моргентал Корректор М. Демч аказ 248 Тираж 508 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101