Stopa razrjeđivanja u zavarivanju: Opsežan vodič

The rate of dilution in welding is an important factor in determining the resulting microstructure of the weld deposit, its unique properties, phase balance and weld integrity.

Stopa razrjeđivanja u zavarivanju i proračun razrjeđivanja u zavarivanju

Tijekom zavarivanja taljenjem, svaki različiti osnovni metal i dodatni metal (ako se koristi) zajedno se stapaju i kombiniraju u zavarenom bazenu. Prilikom skrućivanja, metal zavara bit će jednofazni ili mješavina dviju ili više faza.

Faza može biti čvrsta otopina, poput one koja se javlja između nikla i bakra, ili može biti intermetalni spoj (CuAl2), ili drugi spojevi kao što su karbidi (Fe3C i TiC).

Dakle, stopa razrjeđivanja je rezultirajuća promjena u kemiji metala zavara uslijed miješanja žice za punjenje i osnovnog metala nakon fuzije kako bi se stvorio talog za zavarivanje.

Kada su dva metala spojena, gornja razmatranja pokrivaju relativni udio svakog od njih.

Također je potrebno uzeti u obzir učinak potrošnog materijala. Kada se elektroda koristi za zavarivanje materijala, rastaljeni metal elektrode topi dio osnovnog metala.

To dovodi do dva glavna učinka kao što su:

(a) Razrjeđivanje rastaljenog metala zavara daje kemijski sastav zavara koji se sastoji od nataloženog metala razrijeđenog s osnovnim metalom (obično 10 do 30%).

(b) Materijal u blizini zavarene kupke koji je uzet iznad gornje kritične temperature poznat je kao zona utjecaja topline (HAZ). Ovaj ZUT zapravo je podložan toplinskoj obradi, a konačna tvrdoća ovog područja ovisi o njegovom kemijskom sastavu i brzini hlađenja.

Čimbenici koji utječu na stupanj razrjeđivanja u zavarivanju

Stupanj Stopa razrjeđivanja ovisi o sljedećim čimbenicima:

1. Vrsta zavarenog spoja (utor, ugao ili zavareni sloj) i priprema ruba spoja (četvrtasti ili V utor);
2. Postupak zavarivanja (npr. SMAW, TIG ili MIG/MAG), parametri procesa (uključujući način rada struje, zaštitne plinove) i korištena tehnika (kut elektrode, položaj zavarivanja); i
3. neslaganje između punila i osnovnog metala (slična ili različita metalurgija, prekomjerno punilo).

Razrjeđivanje je rezultat stapanja između osnovnih materijala + metala za punjenje u postupcima zavarivanja s punilom. U postupcima autogenog zavarivanja radi se samo o spajanju baznih metala.

1. Odabrani postupci dizajna spojeva i zavarivanja

Različiti postupci zavarivanja koriste različite razine toplinske energije i stoga je rezultantna stopa razrjeđivanja svakog procesa zavarivanja različita.

Na donjoj slici primijetit ćete da procesi zavarivanja (Stick (SMAW)/GTAW) koriste nižu struju zavarivanja i napon – rezultirajuće razrjeđivanje je samo 20 do 40%), dok proces visoke energije (npr. SAW) – rezultirajuće razrjeđivanje može biti veće do 80%.

Drugi čimbenik koji značajno pridonosi stopi razrjeđivanja je konfiguracija zavarenog spoja, npr. kutni zavar ili vrsta utora kao što je prikazano na slici ispod.

2. Unos topline (HI)

Što je unos topline kod zavarivanja, njegova formula, online kalkulator i jedinica – www.materialwelding.com

Unos topline u (KJ/mm)= (napon X struja X 60)/(brzina zavarivanja-mm/min X 1000)

Povećanje unosa topline dovest će do veće toplinske energije, a time i veće stope razrjeđivanja.

Ovo je osobito važno kod spajanja različitih materijala poput ugljičnog čelika i nehrđajućeg čelika. Gdje je poželjno imati najmanje razrjeđenje od materijala ugljičnog čelika.

1. Autogeni zavari – Bez punila/elektrode za zavarivanje; Spajanje titana na titan bez punila.
2. Homogen – Korištenje odgovarajućih dodataka za zavarivanje, npr. zavarivanje SS 347 pomoću ER347 žice za punjenje.
3. Heterogeno – korištenje različitih dodataka za zavarivanje, npr. zavarivanje ugljičnog čelika na SS316L pomoću ER309LMo.

3. Toplinski ciklus

Kada je materijal zavaren, osnovni materijal koji je neposredno uz zavar podvrgnut je toplinskom ciklusu zavarivanja.

Ovaj materijal se brzo podiže na temperaturu neposredno ispod svoje točke taljenja i hladi se gotovo jednako brzo zbog mase hladnog metala.

njegova brzina hlađenja ovisi o masi, specifičnoj toplini, početnoj temperaturi osnovnog metala i unosu topline u procesu zavarivanja.

Predviđanje mikrostrukture

Nakon što se utvrde neki pokazatelji sastava zavarene kupke, fazni dijagram za uključeni sustav legure može pomoći u određivanju strukture.

Uvijek se mora imati na umu da će komercijalne legure imati manje količine legura osim glavnih sastojaka i to će korištenje dijagrama učiniti samo približnim.

Schaefflerov dijagram, Delongov dijagram i WRC dijagrami mogu se koristiti za predviđanje mikrostrukture u zavarivanju.

Primjer izračuna stope razrjeđivanja

Da shvatimo, izračun stope razrjeđivanja pomoću ovog jednostavnog primjera: Donji primjer služi za referentno učenje u svrhu izračuna stope razrjeđivanja.

Ovdje je osnovni materijal SS430 zavaren korištenjem ER308 uzimajući u obzir stopu razrjeđivanja od 35% od osnovnog materijala i ravnotežu od 65% od žice za punjenje.

	Ugljik	Krom	nikal	Mangan
Kemija žice za zavarivanje	0,08	21	10.9	2.1
SS430 kemija	0,091	18	0.6	0,59
razrjeđivanje elektroda za zavarivanje (65%)	0,052	13.65	7.09	1.365
Razrjeđivanje osnovnog materijala (35%)	0,032	6.3	0,21	0,21
Zavareni metal	0,084	19.95	7.3	1.575

Jednadžba izračuna stope razrjeđivanja

Prosječni postotak specifičnog legirajućeg elementa X u razrijeđenom metalu zavara može se izračunati pomoću sljedeće jednadžbe:

Xw = DaXa + DbXb + Xf (1 – Dt) (Referentni AWS priručnik, svezak 4)

gdje:

• Xw = Prosječni % elementa X u metalu zavara, w;
• Xa = % elementa X u osnovnom metalu a;
• Xb = % elementa X u osnovnom metalu b;
• Xf = % elementa X u dodatku f;
• Da = % razrjeđenja osnovnim metalom a, kao decimalna jedinica;
• Db = % razrjeđenja osnovnim metalom b, kao decimalno; i
• Dt = % ukupnog razrjeđenja osnovnim metalima a i b, kao decimalni broj.

Izračun stope razrjeđivanja u utornom zavaru s punilom i bez punila

gdje,
a = Osnovni metal
b = Osnovni metal
A = Površina poprečnog presjeka zavara u osnovnom metalu a
B = Površina poprečnog presjeka zavara u osnovnom metalu b
D1 = % ukupnog razrjeđenja
Da = % razrjeđenja u osnovnom metalu a
Db = % razrjeđenja u osnovnom metalu b
F1 = Površina poprečnog presjeka zavara iznad osnovnog metala
F2 = Površina poprečnog presjeka zavara ispod osnovnog metala

Stopa razrjeđivanja u različitim postupcima zavarivanja

Tipične vrijednosti omjera razrjeđivanja pronađenih u različitim postupcima zavarivanja prikazane su u donjoj tablici.

Vrijednosti su samo u referentne svrhe jer različite varijable zavarivanja utječu na brzinu razrjeđivanja u zavarivanju kao što su struja zavarivanja, napon, položaj zavarivanja, promjer elektrode, kut elektrode, zaštitni plinovi itd. da spomenemo samo neke. U SMAW ili štapnom zavarivanju stopa razrjeđivanja je unutar 25 do 40%.

Slični postovi

Open this in UX Builder to add and edit content