SU1625629A1

SU1625629A1 - Method for investigating metal fusion

Info

Publication number: SU1625629A1
Application number: SU894657278A
Authority: SU
Inventors: Александр Николаевич Корниенко; Ярослав Алексеевич Романенко
Original assignee: Институт Электросварки Им.Е.О.Патона
Priority date: 1989-01-09
Filing date: 1989-01-09
Publication date: 1991-02-07

Abstract

Изобретение относитс к способам исследовани процессов, в частности к способам исследовани тепловых процессов при сварке, резке и наплавке, и может быть использовано дл исследовани процесса пропла влени металла при воздействии концентрированного источника нагрева. Цель изобретени - повышение точности результатов путем вы влени зоны обрабатываемого металла , подвергшейс непосредственному воздействию концентрированного источника нагрева. В образец в зону обработки помещают индикаторы с физико-химическими свойст- вами. отличающимис от свойств исследуемого матеоиала. После проплавлечи с помощью речтгенопросвечивани или металлографических исследований определ ют область воздействи концентрированного источника нагрева на обрабатываемый металл. Индикаторы изготавливают в виде стержней. На образце выполн ют отверсти на предполагаемой траектории перемещени источника нагрева. С одной стороны траектории устанавливают стержни, например , в предварительно засверленные отверсти , длина которых превышает зону плавлений обрабатываемого металла.Стержни устанавливают в количестве не менее трех штук и располагают в плоскост х, перпендикул рных предполагаемой траекто рии перемещени источника нагрева, с рассто нием-между плоскост ми не менее длины сварочной ванны рзсплавного металла на разных уровн х по глубине про- плавлени или на разных рассто них от траектории. Материал стержн выбирают в соответствии с температурой кипени обрабатываемого металла из услови , что температура плавлени стержн равна 0,8-1,2 температуры кипени обрабатываемого металла . 1 з.п. ф-лы, 4 ил. сл С о го сл ( ю юThe invention relates to methods for studying processes, in particular to methods for studying thermal processes during welding, cutting and welding, and can be used to study the process of metal melting when exposed to a concentrated heat source. The purpose of the invention is to improve the accuracy of the results by detecting the zone of the treated metal, which has been directly affected by a concentrated heat source. Indicators with physicochemical properties are placed in the sample in the treatment area. different from the properties of the material under study. After proplavi, the area of the effect of the concentrated heat source on the metal to be treated is determined by means of recirculation or metallographic studies. Indicators are made in the form of rods. Holes are made in the sample in the intended path of movement of the heat source. On one side of the trajectory, rods are installed, for example, in pre-bored holes, the length of which exceeds the melting zone of the metal being processed. planes not less than the length of the weld pool of the alloyed metal at different levels in the depth of the melting or at different distances from the path. The rod material is selected in accordance with the boiling point of the metal being treated, provided that the melting point of the rod is 0.8-1.2 of the boiling point of the metal being treated. 1 hp f-ly, 4 ill. sl C th sl (yu

Description

Изобретение относитс к сварке, резке и термической обработке металла, а именно к способам исследовани теплового воздействи на обрабатываемый металл, и может быть использовано дл определени зоны обрабатываемого металла, подвергшейс непосредственному воздействию концентрированного источника нагрева.The invention relates to the welding, cutting and heat treatment of metal, and specifically to methods for studying the thermal effect on the metal being processed, and can be used to determine the area of the metal being processed, which has been directly affected by a concentrated heat source.

Целью изобретени вл етс повышение достоверности результатов путем вы влени зоны обрабатываемого металла,The aim of the invention is to increase the reliability of the results by identifying the area of metal being treated,

подвергшейс непосредственному воздействию концентрированного источника на- грева.directly exposed to a concentrated heat source.

На фиг.1 показана зона проплавлени образца, продольное сечение по траектории перемещени источника нагрева; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг.З - исследуемый образец, вид сверху; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.З.Figure 1 shows the sample melting zone, a longitudinal section along the path of movement of the heating source; FIG. 2 is a section A-A in FIG. one; on fig.Z - the studied sample, top view; figure 4 - section bb in fig.Z.

Способ осуществл етс следующим образом .The method is carried out as follows.

В исследуемом образце 1 намечают траекторию 2 предлагаемого перемещени источника нагрева и засверливают отверсти 3 так, чтобы охватить половину предполагаемой зоны 4 проплавлени (втора полови- на симметрична). В отверсти вставл ют стержни 5. Рассто ние между отверсти ми выбирают равным или большим, чем длина сварочной ванны 6. Осуществл ют обработку образца путем перемещени источника нагрева по намеченной траектории. В качестве источника нагрева может быть использована электрическа дуга, плам газовой горелки, электронный луч и др. Материал стержн выбирают так, чтобы температура его плавлени равн лась 0,8-1,2 температуры кипени исследуемого металла. Например , при исследовании образцов из низкоуглеродистой стали и меди целесообразно использовать стержни из молибдена, при исследовании образцов из алюмини и титана стержни изготавливают из гафни и вольфрама соответственно. Охлаждают образец , производ т рентгечопросвечивание и (или) изготавливают макрошлифы. По оп- лавившимс торцам стержней определ ют форму зоны обрабатываемого металла, подвергавшуюс непосредственному воздейст- вию концентрированного источника нагрева.In sample 1, the trajectory 2 of the proposed heat source movement is planned and the holes 3 are drilled so as to cover half of the proposed penetration zone 4 (the second half is symmetrical). Rods 5 are inserted into the holes. The distance between the holes is chosen to be equal to or greater than the length of the weld pool 6. The sample is processed by moving the heating source along the intended path. An electric arc, a gas burner flame, an electron beam, etc. can be used as a heat source. The material of the rod is chosen so that its melting point is 0.8-1.2 of the boiling point of the metal under investigation. For example, in the study of samples of low carbon steel and copper, it is advisable to use rods of molybdenum, in the study of samples of aluminum and titanium rods are made of hafnium and tungsten, respectively. The sample is cooled, X-ray specimen is produced and (or) macrosections are made. The molded ends of the rods determine the shape of the treated metal zone, which was directly affected by the concentrated heat source.

Наличие стержней на предполагаемой траектории перемещени источника нагрева , длина которых превышает зону проплавлени обрабатываемого металла, позвол ет определить толщину существовавшей жид- кой 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 нерасплавившемс металле, расплавл ютс на другом конце, на который воздействует источник нагрева, а часть стержн , проход щего через жидкую прослойку , остаетс твердой. Таким образом, на рентгенограмме или на макрошлифе можно установить толщину жидкой прослойки как разницу между длиной всей не- расплавившейс части стержн и длиной части стержн , наход щейс в твердом металле .The presence of rods on the proposed path of movement of the heating source, the length of which exceeds the zone of penetration of the metal being processed, makes it possible to determine the thickness of the existing liquid layer. Under the influence of a heat source, the liquid layer overheats, and the melting of the metal, which is not in direct contact with the heat source, occurs by transferring heat from the superheated liquid layer. Consequently, the rods fixed at one end in the unmelted metal are melted at the other end affected by the heat source, and a part of the rod passing through the liquid layer remains solid. Thus, on the radiograph or on the macro section, it is possible to determine the thickness of the liquid interlayer as the difference between the length of the entire non-melted part of the rod and the length of the part of the rod located in the solid metal.

Расположение стержней в плоскост х, перпендикул рных предполагаемой траек- тории движени источника, позвол ет определить форму зоны обрабатываемого металла, непосредственно подвергшейс тепловому воздействию источника нагрева, путем сопоставлени рентгенограмм илиThe arrangement of the rods in the planes perpendicular to the expected trajectory of movement of the source allows determining the shape of the zone of the metal being processed, directly affected by the heat source, by comparing the X-ray diffraction patterns or

макрошлифов, выполненных перпендикул рно траектории движени источника нагрева .macrosections performed perpendicular to the trajectory of the heat source.

Выбор рассто ни между стержн ми равного или большего, чем длина ванны расплавленного металла, позвол ет исключить изменение теплового баланса, установившегос в системе источник нагрева - ванна - твердый металл.The choice of the distance between the rods of equal or greater than the length of the molten metal bath makes it possible to exclude a change in the thermal balance of a heat source established in the system — bath – solid metal.

Температура жидкой прослойки измен етс от температуры кипени в месте контактировани с источником нагрева до температуры плавлени в месте контакта с твердым металлом. Если при этом стержень изготовлен из материала, температура плавлени которого менее 0,8 температуры кипени обрабатываемого металла, то часть стержн , не подверженна непосредственному воздействию источника нагрева, расплавл етс за счет тепла перегретой прослойки обрабатываемого металла, что искажает реальную картину плавлени . Если температура плавлени стержн более 1,2 температуры кипени обрабатываемого металла, то часть стержн , выступающа за границу жидкой прослойки, не полностью расплавл етс под воздействием источника нагрева. Как показали проведенные исследовани , при выходе температуры плавлени стержн за указанные пределы погрешность измерений превышает 10-20%.The temperature of the liquid interlayer varies from the boiling point at the point of contact with the heat source to the melting point at the point of contact with the solid metal. If the rod is made of a material whose melting point is less than 0.8 boiling point of the metal being treated, then a part of the rod not exposed to the direct source of heat is melted by the heat of the heated metal layer, which distorts the actual melting pattern. If the melting point of the rod is more than 1.2 the boiling point of the metal being treated, then the part of the rod protruding beyond the liquid interlayer does not completely melt under the influence of the heat source. As studies have shown, when the melting point of the rod exceeds the specified limits, the measurement error exceeds 10–20%.

П р и м е р, В соответствии с предлагаемым способом были проведены исследовани проплавл ющей способности сжатой газовым потоком дуги при плазменной сварке .EXAMPLE In accordance with the proposed method, studies were carried out on the melting ability of a gas stream compressed by an arc during plasma welding.

Стыковые соединени пластин алюми- ниево-магниевых сплавов толщиной 10 мм выполн ли за один приход при следующих параметрах режима: ток сварки 320 А, напр жение на дуге 28 В, скорость сварки 16 м/ ч, расход плазмообразующего газа (Аг) 2 л/мин.Butt joints of plates of aluminum-magnesium alloys with a thickness of 10 mm were made in one arrival with the following parameters: welding current 320 A, arc voltage 28 V, welding speed 16 m / h, plasma-forming gas consumption (Ar) 2 l / min

Предварительно в торце одной из двух стыкуемых пластин сверлили отверсти ф 1,6 мм, глубиной 20 мм так, что рассто ние от верхней кромки до их оси равн лось 3,5 и8 мм. Рассто ние между отверсти ми 30 мм. В отверсти вставл ли стержни из гафниевой проволоки 0 1,5 мм и длиной 20 мм.Previously, at the end of one of the two butt plates, they drilled apertures 1,6 1.6 mm, 20 mm deep, so that the distance from the top edge to their axis was 3.5 and 8 mm. The distance between the holes is 30 mm. Rods of hafnium wire 0 1.5 mm and a length of 20 mm were inserted into the holes.

Положение расплавившихс участков стержней определ ли по ренгенограммам.The position of the melted sections of the rods was determined by X-ray patterns.

Использование способа исследовани позвол ет получить достоверные результаты о форме зоны основного металла, непос- редственно взаимодействующей с источником нагрева, размерах прослойки жидкого металла, что необходимо дл создани уточненной модели процессов, происход щих в ванне жидкого металла, дл разработки тепловой модели передачи тепла от источника нагрева к обрабатываемому металлу.Using the research method, one can obtain reliable results on the shape of the base metal zone, which directly interacts with the heat source, the dimensions of the liquid metal interlayer, which is necessary to create a refined model of the processes occurring in the liquid metal bath, to develop a thermal model of heat transfer from the source. heating to the treated metal.

Claims

Claim 1. A method for investigating a process of smelting a metal predominantly when exposed to a concentrated heat source, in which indicators with physicochemical properties different from those of the test metal are placed in the sample, the sample is penetrated and then X-ray or metallographic studies determine the area of effect of the concentrated heat source on the metal being treated, characterized in that. In order to increase the reliability of the results by detecting the area of the metal being treated, directly affected by the concentrated heat source, in the sample, holes with a length exceeding the melting zone are made in the sample on the expected path of the heat source movement.

the processed metal, on one side of the trajectory, in an amount of not less than three and arranged in planes perpendicular to the trajectory of the heat source, with a distance between the planes

0 not less than the length of the bath of molten processed metal, at different levels in depth or at different distances from the trajectory, the indicators are made in the form of rods and put them in the resulting

5 holes.

2. The method according to claim 1, characterized in that, in order to improve the accuracy of determining the thickness of the liquid layer under the heating source, the rod material

0 is selected in accordance with the boiling point of the metal to be treated, provided that the melting point of the rod is 0.8-1.2 boiling points of the metal being treated.

Fig

Aa

5 4

Vua2

FIG. J

5 D

FIG. four