книги / Моделирование процессов испарения при электронно-лучевой сварке с динамическим воздействием на электронный луч

Рис. 3.2. Расчетные значения изменения концентрации Мg вдоль стыка сварного прохода для сплава АМг-6: а – для поперечной осцилляции, б– дляпродольнойосцилляции; 1, 2, 3, 4 – режимы, указанныевтабл. 3.5

Полученные результаты свидетельствуют о наличии отклонения концентрации Mg от химического состава основного металла, которое составляет порядка 4–7 % при сварке с осцилляцией электронного луча. При этом рассчитанное значение обеднения Mg для сварных соединений, выполненных с продольной осцилляцией электронного луча, меньше на 3,5 %, чем рассчитанное обеднение Mg при сварке с поперечной осцилляцией луча. Рассчитанное содержание Mg при сварке статическим лучом составило 3 %, что не противоречит результатам экспериментальных исследований, согласнокоторымиспарениеэтогокомпонентанепревышает5 % [1–4].

51

Рис. 3.4. Расчетные значения изменения концентрации Mg вдоль стыка для сплава АМг-6, выполненного статическим лучом: 1 – скорость сварки 5 мм/с; 2 – 6 мм/с; 3 – 9 мм/с; 4 – 10 мм/с

Также из полученных расчетов можно сделать вывод о влиянии увеличения скорости сварки на уменьшение интенсивности испаренияиизменениехимическогосоставасварныхшвов(рис. 3.4).

При сравнении полученных данных видно, что при сварке статическим лучом обеднение Mn составляет 5 %, при сварке с продольной осцилляцией луча – 18 %, при сварке с поперечной осцилляцией луча – 11 %. При этом расчетные значения содержанияMn, Cr, Fe невыходят заобласть допустимых значений.

3.2.Определение давления, интегральной температуры

ихимического состава паров в парогазовом канале в процессе испарения при электронно-лучевой сварке

На рис. 3.5 представлены результаты расчетов концентрации химических элементов в парогазовой фазе. Для определения температуры парогазовой фазы в канале результаты расчетов сопоставлялись с данными, полученными при экспериментальных исследованиях. Методика экспериментальных исследований подробно описана в п. 2.3.

При экспериментальных исследованиях производились проходы электронным лучом по металлическим образцам с осажде-

53

Далее для оценки температуры в парогазовом канале полученные экспериментальные данные сопоставлялись с результатами термодинамического расчета, описанного в п. 2.2.

На рис. 3.5 представлены результаты расчетов концентрации химических элементов в парогазовой фазе канала для стали

12Х18Н10Т.

Далее из расчетных кривых были взяты точки с ординатой из табл. 3.8 и по соответствующей абсциссе определялись значения температуры парогазовой фазы в канале, которые составили: 2320 К (для Fe), 2340 К (для Cr) и 2410 К (для Mn). Если принять, что средняя температура парогазовой фазы в канале составляет 2360 К, разброс данных для различных химических элементов не превышает 3 %. Давление паров при этой температуре составляет примерно 2 кПа (рис. 3.6). Полученный разброс значений температур обусловлен косвенностью методики, при которой определялась эффективнаятемпературапарогазовогоканала.

Рис. 3.6. Расчетные зависимости давления химических элементов в парах от температуры для стали 12Х18Н10Т

55

Таблица 3.10

Режимы электронно-лучевой сварки при острой фокусировке электронного луча с поперечной осцилляцией

Таблица 3.11

Режимы электронно-лучевой сварки при острой фокусировке электронного луча с продольной осцилляцией

Конфигурация зон проплавления приведена на рис. 3.7. Швы с № 1 по № 4 выполнены статическим лучом на различных режимах, швы с № 5 по № 12 выполнены с поперечной осцилляцией электронного луча, а швы с № 13 по № 20 – с продольной осцилляцией. Каждый последующий сварочный проход выполнялся после охлаждения предыдущего, что обеспечивало чистоту эксперимента [130].

Рентгенофлуоресцентный анализ проводился в отдельных зонах поперечных шлифов, как представлено на рис. 3.8. Данное разделение на зоны было связано с неравномерностью макроструктуры по глубине сварного шва [108].

57

Рис. 3.7. Конфигурация зон проплавления металла электронным пучком при электронно-лучевой сварке стали 12Х18Н10Т

Рис. 3.8. Поперечныемакрошлифы, выполненныестатическимлучом(а), продольной (б) и с поперечной (в) осцилляцией электронного луча при ЭЛС стали 12Х18Н10Т [161]: 1–3 – исследуемые зоны

Данные по химическому анализу сварных швов представлены в табл. 3.12.

58

59

59