123



Stránky připravuje:

Ing. Jaromír Lukášek, CSc.
lukasek@welding.cz

Aktualizováno: 10/05/2007

00_1-1 Metalugie svařování

V několika příspěvkách byl zkoumán vliv vodíku a dusíku. První představuje analytický model pro kvazistacionární difuzi vodíku a uhlíku do austenitických svarových spojů v systému Fe-H-C-i, přičemž i je substitučním prvkem. Byly ukázány zvláštnosti technologie MIG/MAG svařování obvodových spojů produktovodů s celulózovými elektrodami. Obsah difusního vodíku ve svarovém kovu elektrod E 8010 leží v rozsahu 60 ml/100 g. Jestliže se po svaření udržuje teplota 20 oC déle než 24 h, klesne obsah vodíku na ca 3 ml/100 g. V dalším článku byl popsán model absorbce vodíku a dusíku v železe při obloukovém svařování. Model umožňuje vypočítat v souhlase s výsledky zkoušek koncentraci plynu, který je v kovu rozpuštěn, v závislosti na teplotě atmosféry v oblouku, což umožňuje posoudit působení dusíku na mechanické vlastnosti a vodíku na sklon trhlin za studena. Byly vyšetřovány vlastnosti CO2 laserových svarových spojů na nerezavějících duplexních ocelích s ohledem na rozložení dusíku a vliv tohoto rozdělení na odolnost proti bodové korozi. Bylo zjištěno, že vlivem rychlého tuhnutí svaru při laserovém svařování dochází k přesycení dusíku ve feritové fázi. Odolnost proti bodové korozi se u ocelí s vysokým obsahem dusíku vlivem laserového svařování výrazně zvýšila. Fenomény přesycení dusíkem, malého nasycení dusíkem a přesouvání se dusíku je možno řešit výpočtem.

Další práce se zabývá výzkumy vlivu legovacích prvků na bázi dusíku při svařování nízkolegovaných ocelé trubičkovými dráty. Byla ukázána možnost předpovědi primární mikrostruktury jednovrstvých svarových spojů. Byl vyšetřován vliv obsahu Ti na morfologii TiN a dále na mikrostrukturu a houževnatost hrubozrnného tepelně ovlivněného pásma ocelí s obsahem titanu při svařování pod tavidlem a tepelném příkonu 5 kJ/mm.

Při WIG-svařování je kvalita svarového spoje zřetelně určována tvarem a velikostí tavné lázně, které jsou rovněž závislé na tavném a tepelném toku v tavné lázni. Tyto parametry jsou rozhodujícím způsobem ovlivňovány povrchově aktivními prvky (surfactanty). V případě nerezavějících ocelí je reprezentantem surfactantů síra.

Další práce popisuje model, který přibližuje transport surfactantů pomocí konvekce, difuse a sorpce. Výsledky modelových výpočtů byly potvrzeny pomocí elektronových mikrosond a elektronového mikroskopu. Chování tavné lázně bylo posuzováno měřením hloubky a šířky průvaru pomocí vysokorychlostní kamery. Pro vyhodnocování byl použit poměr hloubka/šířka průvaru. Bylo zjištěno, že přírůstky síry a manganu ovlivňují hloubku průvaru, křemík však nemá žádný vliv.

Tvorba trhlin při tuhnutí svarového kovu nerezavějících ocelí se připisuje rychlosti ochlazování a dále Cr- a Ni- ekvivalentům. Pro výběr vhodných přídavných materiálů je předkládána metoda, která je založena na poměru Cr- a Ni- ekvivalentů 1,6 jako kritériu pro zamezení vzniku trhlin za tepla, což odpovídá doporučením. Jsou uvedeny příklady.

Na základě experimentálních výzkumů a rozsáhlé literární rešerše byl vyhodnocován vliv přídavku 0,3% Mo na pevnost na únavu, na plasticitu při tečení a na pevnostní koeficienty svarových spojů na kotlových trubkách z oceli s obsahem 0,1% C. KRITICKÉ BODY SVAROVÝCH SPOJŮ BYLY URČOVÁNY PŘI DLOUHODOBÝCH VÝZKUMECH S OHLEDEM NA PEVNOST ZA TEPLA.

Byl zjišťován vliv hlavních legovacích prvků ve svařovacím drátu na ionizační potenciál oblouku, a tím na stabilitu oblouku a dále na termodynamickou aktivitu legovacích prvků ve víceprvkových taveninách na bázi železa a na vrubovou houževnatost svarového kovu. Svařovací drát s optimalizovanými obsahy C (0,1%), Mn (1,7%), Si (0,3.. 0,6%), Cr (0,5..0,8%) a dále s Ni, Mo a Ti zaručuje ve srovnání se sériově vyráběnými svařovacími dráty ty nejlepší vlastnosti svarového kovu, zejména velmi vysokou vrubovou práci. Doporučuje se pro MIG/MAG-svařování a pro svařování pod tavidlem nízkolegovaných zušlechtěných ocelí se zvýšenou pevností.

Pro výrobu obalů ručních elektrod se používají místo dosavadních ferotitanů vyráběných hliníkotepelným procesem čistější druhy vyráběné pomocí elektrostruskového přetavování. Přitom se významně snižuje ve svarovém kovu podíl nekovových vměstků i obsahy S a P, a dále se zvyšuje vrubová houževnatost a poměrné prodloužení při přetržení. V dalším článku se analyzují obalené elektrody pro použití na nelegovaných a nízkolegovaných ocelích s ohledem na účel použití, zpracování, metalurgii a na svařovací vlastnosti.

Pro další vývoj svařovacích tavidel byla provedena termodynamická početní analýza chemických reakcí, které probíhají v kovu, strusce a plynu při identických teplotách. Byly vytvořeny řady pravděpodobných průběhů oxidačních a redukčních reakcí pro teploty v tavném pásmu při obloukovém svařování. Na základě oxidačně-redukčních vlastností uhlíku je dána možnost jeho použití ve vázaném stavu k redukci v přídavných materiálech. Byl vyšetřován energetický stav (specifické teplo, entalpie) strusek v systému MnO-SiO2-MexOy (CaO, Al2O3, TiO2) a různých svařovacích tavidel při teplotě 1923 K za pomoci isoperibolické kalorimetrie. Na základě experimentálně zjištěných hodnot byla určena aktivita oxidů Mn a Si v systému MnO-SiO2 a ve struskách.

Hliník se v technice stále více používá. Při zpracování svařováním se na základě specifických vlastností chová jinak než ocel. Práce se snaží pomocí rozboru metalurgie hliníku zlepšit srozumitelnost jeho svařovacího zpracování. Zvýrazňuje se přitom vliv legovacích prvků a zvláštnosti jeho mechanických, fyzikálních a chemických vlastností. Práce uvádí výzkum metalurgie difusního spoje mezi sdruženou spojovou vrstvou z hliníku a vícekomponentním systémem. Použití sdruženého materiálu při výrobě tepelných výměníků je spojeno s nutností podrobnějšího výzkumu jak termofyzikálních vlastností a procesů na hranici mezi kovem a vícekomponentním oxidovým systémem, tak i ve vlastní lázni. Jako ochranný plyn pro svařování slitin hliníku byly vyšetřovány čistý neon, směsi Ar-Ne a ve srovnání s čistým heliem levnější směsi He-Ne, které se získávají při výrobě helia ze vzduchu. Směsi Ar-Ne chrání svarový kov při WIG-svařování střídavým proudem dostatečně, pro stabilní oblouk je však nutný zdroj svařovacího proudu s vyšším napětím na prázdno. Směsi He-Ne jsou vhodné pro WIG-svařování hliníkových slitin stejnosměrným proudem.

Titan je materiál, který se stále více používá v letectví i kosmické technice, ve stavbě automobilů, ale i v běžném sortimentu, např. brýlích. Titan absorbuje při vyšších teplotách velké množství dusíku, kyslíku a vodíku. Jsou zde diskutovány vlastnosti slitin titanu typu alfa, alfa/beta a beta.

Další práce se zabývá metalurgií a vlastnostmi spoje wolframového drátu a kuliček z oceli pro kuličková ložiska. Aby se docílily uspokojivé výsledky, je nutné spoj vyrobit tak, aby se natavila jen ocel a wolfram zůstal tuhý. Tímto způsobem se udrží vrstva vytvářející se křehké intermetalické fáze co nejmenší. Je toho možno dosáhnout mikrosvařením pomocí kondenzátorového výboje. Diskutují se zde vlivy parametrů, metalurgie a vlastnosti zhotoveného spoje.

Řízené ukládání materiálově cizích tvrdých látek pomocí plazmového nanášení může významně zlepšit mechanickou a chemickou odolnost ochranných vrstev. Byla vypracována technika procesu, kterým je možno získat návary vysoké kvality. Po určité optimalizaci hodnot ovlivňující proces byly zhotoveny a vyšetřovány jednovrstvé návary. Pro cílené vnesení karbidů bylo nutno poznat kinetiku rozpustnosti tvrdých látek během svařování. Byl k tomu vytvořen matematický model, který byl otestován zkouškami a potvrzen. Jsou popsány studie, ve kterých se pomocí elektronové mikroskopie zkoumaly možnosti proudění neutronů a vyhodnocovaly se struktury žárově nastříkaných vrstev.

Zpět na Vývojové tendence



logo welding.cz