Формирование макроструктуры сварного шва при электронно-лучевой сварке с глубоким проплавлением

• Автор: Ольшанская, Татьяна Васильевна
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 157 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ПРОЦЕССЫ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ И ФОРМИРОВАНИЯ ПЕРВИЧНОЙ СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛА ШВА ПОЛУЧЕННОГО ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКОЙ С ГЛУБОКИМ ПРОПЛАВЛЕНИЕМ
1.1. Общие закономерности кристаллизации сварных швов
1.1.1. Основные черты формирования первичной структуры металла шва
при электронно-лучевой сварке с глубоким проплавлением
1.1.2. Характерные дефекты сварных швов при электронно-лучевой сварке
с глубоким проплавлением
1.2. Методы расчета первичной макроструктуры сварных швов
1.3. Методы управления процессом кристаллизации металла шва
1.3.1. Измельчение зерен основного металла
1.3.2. Модифицирование сварочной ванны
1.3.3. Введение в сварочную ванну механических или тепловых периодических возмущений
1.3.3.1. Механические возмущения расплава сварочной ванны
1.3.3.2. Тепловые возмущения расплава сварочной ванны
1.3.3.3. Тепловые колебания расплава сварочной ванны при ЭЛС с глубо
ким проплавлением
1.4. Выводы
1.5. Постановка цели и задачи исследования
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Материалы
2.2 Применяемое оборудование и режимы проводимой сварки
2.3 Методика металлографического исследования сварных соединений
2.3.1. Макроструктурный анализ
2.3.2. Микроструктурный анализ
2.3.3. Анализ неметаллических включений
2.3.4. Определение величены зерна
2.4 Методика определения тонкой структуры и свойств сварного соединения
2.4.1. Измерение микротвердости
2.4.2 Рентгеноструктурный анализ

3. РАСЧЕТНО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОЦЕНКИ МАКРОСТРУКТУРЫ МЕТАЛЛА ШВА ПРИ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКЕ
С ГЛУБОКИМ ПРОПЛАВЛЕНИЕМ
3.1. Вывод уравнений поверхности фронта кристаллизации при ЭЛС с
глубоким проплавлением
3.1.1. Уравнения поперечного сечения сварных швов при ЭЛС с глубоким проплавлением
3.1.2. , Уравнение формы фронта кристаллизации в плоскости ХОУ для
ЭЛС с глубоким проплавлением
3.1.3. Уравнение формы фронта кристаллизации в продольном сечении (плоскость ХОХ)
3.2. Расчет формы осей кристаллитов при объемной схеме кристаллизации
3.2.1. Взаимосвязь формы шва с проекцией осей кристаллитов в поперечном сечении
3.3. Расчет пространственной ориентации макроструктуры шва при электронно-лучевой сварке
3.4. Расчет скорости кристаллизации металла шва при электронно-лучевой
сварке
4. ОСОБЕННОСТИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ СВАРНОГО ШВА ПРИ ЭЛС ВЫСОКОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ БОЛЬШОЙ ТОЛЩИНЫ
4.1 Первичная макроструктура сварного соединения
4.2 Неметаллические включения в сварном соединении
4.3 Неоднородность микроструктуры и свойств металла шва высокопрочных сталей большой толщины после ЭЛС
4.4 Анализ схемы кристаллизации и формирования первичной макро-
структуры металла шва при электронно-лучевой сварке сталей большой толщины
5. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ ФОРМИРОВАНИЯ ПЕРВИЧНОЙ СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛА ШВА ПРИ ЭЛС С ПОМОЩЬЮ ОСЦИЛЛЯЦИИ ЭЛЕКТРОННОГО ЛУЧА
5.1 Влияние осцилляции электронного луча на форму сварного шва
5.2 Определение длины кристаллизующейся части сварочной ванны при
ЭЛС с различными видами траектории осцилляции электронного луча
5.3 Макроструктура сварных соединений при ЭЛС с осцилляцией луча

5.3.1. Макроструктура металла шва при поперечных колебаниях луча
5.3.2. Макроструктура металла шва при продольных колебаниях луча
5.3.3. Макроструктура металла шва при круговой развертке луча
5.3.4. Формирование макроструктуры металла шва при х-образной развертке луча
5.4. Микроструктурные изменения в металле шва при электронно-лучевой сварке с осцилляцией электронного пучка
6. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКИ
ВЫСОКОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ
6.1. Выбор оптимальных технологических параметров ЭЛС высокопрочных сталей с осцилляцией луча по х-образной траектории
6.2. Способ ЭЛС высокопрочных сталей в термоупрочненном состоянии
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

наличие центральной зоны с равноосными кристаллитами, слоистое строение в продольном сечении шва. В литературе нет единой точки зрения на образование этих особенностей структуры. Практически остаются не исследованными условия, при которых- образуется подобная структура, и как параметры режима сварки влияют на формирование первичной структуры металла шва.
3. Возникновение специфических дефектов в сварных швах связано с динамическими процессами, происходящими в канале проплавления. Эта точка зрения является общей для большинства гипотез, посвященных возникновению специфических дефектов в сварном соединении, которые отличаются оценками вероятных причин периодического прерывания процесса выделения энергии электронного пучка в канале проплавления.
4. С помощью традиционных численно-аналитических методов возможно прогнозировать формирующейся первичной структуры металла шва для сварных соединений относительно небольшой глубины. Однако, использование процедуры замены формы реального фронта кристаллизации на фиктивную форму при электронно-лучевой сварке с глубоким проплавлением создает дополнительные трудности, и подобная замена будет снижать точность расчетов. Для возможности применения традиционных численно-аналитических методов оценки первичной структуры, пространственной схемы кристаллизации применительно к лучевым способам сварки необходимо найти выражение реального фронта кристаллизации в достаточно простой форме.
5. Как метод управления процессом кристаллизации металла шва при электронно-лучевой сварке могут быть использованы тепловые колебания расплава сварочной ванны.‘Другие способы воздействия на процессы формирования первичной структуры металла шва трудно применимы в силу технологических особенностей сварки. Тепловые возмущения сварочной ванны можно достичь с помощью импульсной модуляции мощности электронного луча, колебательных перемещений фокальной мощности луча по вертикали и движением луча по различного вида траекториям. К тому же все эти методы на практике используют для устранения корневых дефектов.
6. Практически все работы, связанные с введением в сварочную ванну тепловых колебаний при ЭЛС, исследуют влияние параметров режима сварки на устранение специфических дефектов, получения бездефектных швов и, почти, не рассматривают их влияние на кристаллизацию сварочной ванны и формирование первичной структуры металла шва.