1 Produktbeschreibung
SS316 Edelstahl plattierte Stahlplattensind ein wichtiger Bestandteil des neuen Materialbereichs mit starker Designfähigkeit, hoher spezifischer Festigkeit und hohem Modul.
Eine Reihe überlegener Eigenschaften, wie z. B. gute Ermüdungsbruchfestigkeit, starke Korrosionsbeständigkeit und Integration von Struktur und Funktion, sind schwer durch andere Materialien als Funktions- und Strukturmaterialien zu ersetzen, unverzichtbare Grundmaterialien für die Entwicklung der modernen Industrie, der Landesverteidigung, Wissenschaft und Technologie und wichtige materielle Grundlage für die Entwicklung neuer technologischer Revolutionen. Metallverbundwerkstoffe haben sich zu einem der Forschungs-Hotspots der Materialwissenschaften entwickelt.
2 Was ist die Methode der explosiven Rekombination?
Das schematische Diagramm der explosiven Rekombination ist in Abbildung 1-2 dargestellt. Mit Hilfe der Hochgeschwindigkeitsdetonation und des Aufpralls von Sprengstoffen kann dieses Verfahren in Mikrosekunden einen sofortigen hohen Druck und eine hohe Dehnungsrate nahe dem Aufprallpunkt zwischen der plattierten Platte und dem Substrat erzeugen, so dass der Oxidfilm an der Verbundgrenzfläche beschädigt wird und der frischen Metalloberfläche ausgesetzt. Außerdem wird eine dünne Übergangszone auf der freigelegten frischen Metalloberfläche gebildet, und es gibt plastische Verformung, Schmelzdiffusion und Wellenformeigenschaften, um die starke und feste Verbindung zwischen der plattierten Platte und dem Substrat zu realisieren. Durch Umwandlung der chemischen Energie von Sprengstoffen in mechanische Energie verwirklicht das Sprengstoff-Rekombinationsverfahren das Metallmaterialschweißen, das Druckschweißen, Schmelzschweißen und Diffusionsschweißen integriert.
Das Explosiv-Compoundierungsverfahren ist eine relativ ausgereifte Produktionstechnologie, die in Verfahren und Ausrüstung einfach, kostengünstig und energiereich ist; Es hat ein breites Anwendungsspektrum und kann die metallurgische Kombination von Legierungen und Metallen mit hervorragenden physikalischen Eigenschaften realisieren; Es ist flexibel und kann die Kombination von speziell geformten Teilen realisieren; Die Bindungsstärke ist hoch und die Zusammensetzung und das Dickenverhältnis der Komponentenmaterialien ändern sich nicht. Die Explosionsrekombination hat auch Nachteile: Lärm und Umweltverschmutzung durch den Produktionsprozess; Es ist gefährlich; Das Verbundverhältnis ist niedrig und die Qualität der Verbundgrenzfläche ist schlecht; Die Dicke ist begrenzt, daher ist es nicht für die Herstellung dicker und dünner Platten geeignet, und die Produktionseffizienz ist gering. Unter der strategischen Planung von hoher Effizienz, Umweltschutz und Energieeinsparung ist die Sprengstoffmethode dazu verdammt, nicht die Mainstream-Produktionstechnologie zu sein.
3Auswahl von Materialien und Schweißverfahren
Die Grundmaterialspezifikation der mit Edelstahl plattierten Stahlplatte SS316 ist 55 mm dick, das Material ist Q235B, die Verbundschicht ist 5 mm dick und das Material ist eine austenitische Edelstahlplatte TP316L. Siehe Tabelle 1 für seine chemische Zusammensetzung. Die Mikrostruktur des Basismaterials Q235B ist Ferrit und Perlit, und seine metallographische Struktur ist in Fig. 1a gezeigt; Die Mikrostruktur der Verbundschicht TP316L ist typisch Austenit, und ihre metallographische Struktur ist in Fig. 1b gezeigt.
In Anbetracht der dicken Dicke der Edelstahl-Verbundplatte in diesem Projekt und der relativ großen Schweißarbeitsbelastung wird CO2-Gas-Schutzgasschweißen auf der Basisschichtseite bis zu 2 bis 3 cm von der Edelstahlseite entfernt und dann ein Fülldrahtlichtbogen verwendet Schweißen verwendet wird. Die Vorteile des CO2-Schutzgasschweißens für Tragschichten sind vielfältig und umfassen hauptsächlich eine hohe Produktionseffizienz, eine hervorragende Schweißqualität, eine schöne Oberflächenbildung, gute Arbeitsbedingungen, Einsparung von Schweißmaterialien und eine bessere Kontrolle der Schweißverformung. Die Übergangsschicht und die Verbundschicht werden durch Lichtbogenschweißen mit Fülldraht aus rostfreiem Stahl verschweißt, um einen reibungslosen Übergang der Legierungszusammensetzung sicherzustellen und eine Entmischung der Komponenten zu vermeiden.
Chemische Zusammensetzung der Platte (Massenanteil)Prozent
a) Mikrostruktur von Q235B
b) TP316L-Mikrostruktur
4 Rillenform
Die Dicke der im Projekt verwendeten Edelstahl-Verbundplatte beträgt 55 mm. Um Defekte wie Risse und Luftlöcher zu vermeiden, die durch schlechte Schweißverbindung und erhöhte Schweißspannung verursacht werden, wird die doppelte U-förmige Nut (siehe Abbildung 2) verwendet. Die Rillenform kann die Schweißqualität mit weniger Füllmetall und einem kleinen Schmelzverhältnis sicherstellen, was für den Betrieb bequem ist. Die Nut der Edelstahl-Verbundplatte wird im Allgemeinen durch mechanische Mittel hergestellt. Wenn die Nut durch Plasmaschneiden, Gasschneiden und andere Verfahren bearbeitet wird, muss die Oxidschicht auf der Edelstahlseitenfläche entfernt werden. Nach der Bearbeitung ist die Nut visuell zu inspizieren und es dürfen keine Risse und Delaminationen vorhanden sein.
Abbildung 2 Rillenform
5 Schweißdurchführung
3.1 Reinigung vor dem Schweißen
Entfernen Sie Ölflecken, Rost, Metallspäne, Oxidfilm und anderen Schmutz innerhalb von 50 mm von der Nut und ihren beiden Seiten und tragen Sie Spritzschutzmaterialien innerhalb von 100 mm von der Verbundschicht von der Nut auf.
3.2 Schweißablauf
(1) Schweißen und Schweißen der Tragschicht Die Schweißraupe der Tragschicht darf den Edelstahl der Verbundschicht nicht berühren und aufschmelzen. Wenn das Grundmaterial zuerst geschweißt wird, muss die Wurzel oder Oberfläche der Schweißraupe 2 bis 3 mm von der Grenzfläche der Verbundschicht entfernt sein. Die Schweißnahtverstärkung muss den einschlägigen Normen entsprechen.
(2) Das Schweißen der Übergangsschicht des plattierten Edelstahlblechs ist sehr wichtig, aber die Auswahl der Schweißmaterialien für die Übergangsschicht ist ebenfalls sehr wichtig. Der Zweck des Schweißens der Übergangsschicht besteht darin, die durch Verdünnung verursachte Verringerung von Legierungselementen (wie Cr, Ni usw.) zu kompensieren, um die Legierungszusammensetzung der plattierten Schweißnaht auf dem richtigen Niveau zu halten. Wenn die Übergangsschicht geschweißt wird, verdünnt das örtliche Schmelzen des Grundbaustahls die Legierungszusammensetzung der Edelstahlschweißung. Gleichzeitig gibt es auch den Brandverlust von Cr- und Ni-Legierungselementen. Auf diese Weise wird der Gehalt an Cr- und Ni-Legierungselementen in Edelstahlschweißnähten reduziert und der Kohlenstoffgehalt in Edelstahlschweißnähten erhöht, so dass sich in Edelstahlschweißnähten leicht eine harte und spröde Martensitstruktur bildet und die Plastizität , Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Schweißverbindungen werden reduziert. Um den Verlust dieser Legierungselemente zu kompensieren und die Legierungseigenschaften der Übergangsschicht auf dem richtigen Niveau zu halten, werden daher in der eigentlichen Schweißproduktion Materialien mit einem hohen Gehalt an Cr, Ni und anderen Legierungselementen und einem niedrigen Kohlenstoffgehalt geschweißt gewählt werden, aber auch die Risssicherheit sollte zur Kontrolle der Schweißnaht berücksichtigt werden.
Auf diese Weise kann die Schweißnaht mit Duplexstruktur unter normalen Schweißparametern erhalten werden und eine große Anzahl von Martensitstrukturen und Schweißkaltrissen können vermieden werden. Beim Schweißen der Übergangsschicht von plattiertem Edelstahlblech kommt es nicht nur zu Verdünnung und Brandverlust von Legierungselementen, sondern auch zu Änderungen in Struktur und Eigenschaften. Gleichzeitig unterscheidet sich nach dem Schweißen auch das Härtungsphänomen, das an der Oberfläche, der Matrix und dem Gesamtmaterial der plattierten Stahlplatte verursacht wird, sehr von den physikalischen Eigenschaften der beiden Stähle. Die Wärmeleitfähigkeit der Edelstahlschicht ist niedriger als die der Basisschicht, und der lineare Ausdehnungskoeffizient und der spezifische Widerstand sind ebenfalls viel höher als die der Basisschicht. Daher verursacht das Schweißen der Übergangsschicht größere Schweißspannungen und Verformungen. Außerdem führen die Ungleichmäßigkeit der Schmelzzone an der Verbindungsstelle zwischen der Schweißnaht und dem Grundmetall, die Kombination und Überlagerung dieser Phänomene leicht zur Entstehung von Schweißrissen. Daher ist der Schlüssel, um zu verhindern, dass die Übergangsschicht aufgrund ihrer Zerbrechlichkeit reißt, sicherzustellen, dass die Übergangsschicht eine ausgezeichnete Plastizität und Zähigkeit aufweist, die Schweißspannung zu reduzieren und die ungleichmäßige Struktur von ungleichen Stahlverbindungen zu kontrollieren und anzupassen. Um einen gleichmäßigen Übergang der Legierungszusammensetzung zu gewährleisten, wird daher Edelstahl E316LT 0-4 Schweißdraht verwendet, wenn er 2 bis 3 cm von der Edelstahlseite entfernt ist, um eine gute Übergangsschicht zwischen der Kohlenstoffstahl-Basisschicht und zu bilden die Edelstahl-Verbundschicht, um die zu gewährleisten
Reibungsloser Übergang ohne Trennung von Strukturkomponenten, Steuerung der Heterogenität von Strukturkomponenten aus unterschiedlichen Stählen und Verhinderung von daraus entstehenden Schweißrissen.
(3) Schweißen der Verbundschicht Achten Sie beim Schweißen der Verbundschicht darauf, die Oberfläche der Verbundschicht zu schützen, verhindern Sie, dass die Oberfläche der Verbundschicht durch Schweißspritzer beschädigt wird, und zünden Sie keinen Lichtbogen auf der Oberfläche des Verbunds Schicht, Schweißkalan und temporäre Unterstützung nach Belieben. Die Oberfläche der Verbundschicht soll mit der Schweißnahtoberfläche möglichst eben und glatt sein. Schweißverstärkung nach dem Schweißen Weniger als oder gleich 1,5 mm.
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