Восстановительный ремонт слябовых медных кристаллизаторов МНЛЗ. Структура и свойства металла в зоне соединения

Abstract

Приведены результаты исследования структуры и свойств сварных соединений медных пластин, полученных внахлест сваркой трением с перемешиванием (СТП). Соединяли пластины из чистой меди (М0) разной толщины: верхние - 2,5...5 мм, нижние - 16...22 мм. При СТП меди в результате пластической деформации металла, нагретого до температуры рекристаллизации, получены качественные сварные соединения без трещин и подрезов между основным металлом и металлом шва, а также пор в зоне соединения. Путем накладывания швов на определенном расстоянии друг от друга можно получить сплошное приваривание более тонкой верхней к массивной нижней пластине (по типу наплавки) с перекрытием зон перекристаллизации при минимальном нагреве и короблении деталей. В процессе деформации и перемешивания металла в твердой фазе создается более плотная микроструктура металла зоны соединения по сравнению с основным материалом. Микротвердость металла швов сопоставима с микротвердостью основного металла, а иногда бывает даже выше за счет измельчения зерна и деформации структуры. Так, при скоростях перемещения 110 мм/мин и вращения инструмента 1400 об/мин образовалось сварное соединение, практически равнопрочное с основным металлом. Проведенные исследования позволяют рекомендовать способ СТП для приварки внахлест медного листа к медной плите кристаллизатора машин непрерывного литья заготовок с целью восстановления его первоначальных размеров.

Given are the results of investigation of structure and properties of welded joints of copper plates, produced by overlap friction stir welding ( FSW). The plates of pure copper (M0) of different thickness were joined: upper ones were 2.5...5.0 mm. lower ones – 16...32 mm. In FSW of copper, as a result of plastic deformation of metal, heated up to the temperature of recrystallization, the quality welded joints were produced without cracks and undercuts between the base metal and weld metal, as well as pores in the joining zone. By laying out of welds at a definite distance from one another it is possible to produce the full welding-on of thinner upper to massive lower plate (similar to surfacing) with overlapping the zones of recrystallization at minimum heating and distortion of parts. During the process of deformation and stirring of metal in solid state the more dense microstructure of metal of joining zone is created as compared with the base metal. Microhardness of metal of welds is comparable with hardness of base metal, and sometimes being higher due to refining of grain and deformation of structure. Thus, at rates of displacement 110 mm/min and tool rotation 1400 rpm the welded joint was formed almost equal by strength to the base metal. The carried out investigations can recommend the FSW method for overlap welding of copper sheet to copper plate of moulds of the machines for continuous casting of billets to restore their initial sizes.