По страницам журнала «Welding and Cutting»
Saved in:
| Date: | 2009 |
|---|---|
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2009
|
| Series: | Автоматическая сварка |
| Subjects: | |
| Online Access: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100830 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | По страницам журнала «Welding and Cutting» // Автоматическая сварка. — 2009. — № 5 (673). — С. 57-58. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-100830 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1008302016-05-28T03:02:15Z По страницам журнала «Welding and Cutting» Краткие сообщения 2009 Article По страницам журнала «Welding and Cutting» // Автоматическая сварка. — 2009. — № 5 (673). — С. 57-58. — рос. 0005-111X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100830 ru Автоматическая сварка Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Краткие сообщения Краткие сообщения |
| spellingShingle |
Краткие сообщения Краткие сообщения По страницам журнала «Welding and Cutting» Автоматическая сварка |
| format |
Article |
| title |
По страницам журнала «Welding and Cutting» |
| title_short |
По страницам журнала «Welding and Cutting» |
| title_full |
По страницам журнала «Welding and Cutting» |
| title_fullStr |
По страницам журнала «Welding and Cutting» |
| title_full_unstemmed |
По страницам журнала «Welding and Cutting» |
| title_sort |
по страницам журнала «welding and cutting» |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| publishDate |
2009 |
| topic_facet |
Краткие сообщения |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100830 |
| citation_txt |
По страницам журнала «Welding and Cutting» // Автоматическая сварка. — 2009. — № 5 (673). — С. 57-58. — рос. |
| series |
Автоматическая сварка |
| first_indexed |
2025-07-07T09:23:44Z |
| last_indexed |
2025-07-07T09:23:44Z |
| _version_ |
1836979558778142720 |
| fulltext |
Oе. E. Guengoer (Турция), C. Gerritsen (Голландия).
ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПРИСАДОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ
И МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ
АЛЮМИНИЕВО-СТАЛЬНЫХ ПАЯНОСВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Ввиду отсутствия четкого термина соединения, в кото-
ром только одна из деталей расплавляется и припаивается к
другой (которая остается твердой), в этой публикации назы-
вается паяносварным, а процесс — сваркопайкой. По харак-
теру рассматриваемых в работе соединений можно считать,
что термин паяносварной шов очень хорошо подходит для
описанных швов.
Соединение стали с алюминием широко используется в
автомобильной промышленности из-за необходимости сни-
жения массы с целью сокращения потребления топлива и,
таким образом, выделений CO2. Другие примеры применения
можно найти, например, в судостроении, аэрокосмической
промышленности, пассажирском железнодорожном транс-
порте и производстве бытовых электроприборов. Хотя меха-
ническое соединение алюминия со сталью (например с ис-
пользованием винтов, болтов или заклепок) является очевид-
ным решением, сварка плавлением алюминия со сталью
является сложной проблемой из-за существенных различий
в их физических и химических свойствах таких, как элект-
рическое сопротивление и коэффициент термического
расширения (КТР). Однако наиболее проблематичным для
процессов сварки плавлением является образование хрупких
интерметаллидных фаз (ИМФ) таких, как FeAl3 и FeAl5, ока-
зывающих отрицательное влияние на механические свойства
соединений. Толщина интерметаллидного слоя, как известно,
играет решающую роль для рабочих характеристик соедине-
ния и напрямую связана со скоростью охлаждения/теплов-
ложения. В литературе часто сообщается, что приемлемая
прочность соединений может быть обеспечена при толщине
промежуточного слоя меньше 10 мкм по толщине. Для све-
дения ИМФ до минимума, а также для ограничения толщины
прослойки время, в течение которого алюминий является
расплавленным, и, период, в течение которого соединение
находится при повышенной температуре, должны быть ми-
нимальными.
Если говорить о различиях в электрическом сопротив-
лении, точечная сварка сопротивлением является наиболее
подходящим вариантом. Из-за больших различий в электри-
ческих свойствах диапазоны сварочных параметров для стали
и алюминия не слишком сильно совпадают, что усложняет
получение качественного шва. При решении этой проблемы
часто предлагается использовать биметаллические переход-
ные полосы, или как альтернативу вставки припоя. Однако
это делает процесс сварки намного сложнее, поскольку встав-
ки должны находиться точно между сварочными электрода-
ми. Этому процессу присущи также недостатки как с точки
зрения металлоемкости, так и стоимости. Более того, из ли-
тературы известен пример, показывающий, что сварные со-
единения, полученные сваркой сопротивлением с переход-
ными полосками, обеспечивают статическую и динамичес-
кую прочность, непревышающую эти величины для зак-
лепочных соединений с самопрошивкой. В ходе других ис-
следований в соединениях наблюдались усадочные дефекты
в швах, а испытания на отслоение показали неприемлемую
хрупкость соединений.
Еще одним вопросом является различие в термических
свойствах. Во-первых, теплопроводность алюминия в пять
раз выше этого значения для стали. Это большое различие
вызывает неравномерное рассеяние тепла и обычно приводит
к образованию асимметрических валиков при сварке. Боль-
шое различие в температуре плавления (для чистого Al Tпл =
= 660 °С, а для чистого железа Tпл = 1535 °С) также способ-
ствует образованию неровного валика. Кроме того, большое
различие в КТР этих двух материалов приводит к большим
усадочным напряжениям, что может вызвать чрезмерное ко-
робление, а это в свою очередь может привести к низким
показателям статических и динамических механических
свойств или даже к прямому разрушению металла шва после
охлаждения.
В настоящий момент есть несколько новых вариантов
сварки МИГ/МАГ, что позволяет выполнять сварку с более
низким тепловложением, в основном путем использования
источника питания с цифровым управлением. Одним из та-
ких процессов является процесс с холодным переносом ме-
талла, разработанный компанией «Фрониус». Для этого ва-
рианта нововведение заключается не только в том, что за
счет очень точного управления током короткого замыкания
можно снизить тепловложение, но и в том, что путем пери-
одического отведения присадочной проволоки можно реали-
зовать оптимальный переход капель и сварку без разбрызги-
вания. В настоящее время сваркопайка является наиболее
перспективным методом для соединения стали с алюминием
способами сварки плавлением. При этом способе алюминий
расплавляется и обеспечивается смачивание им твердой ста-
ли, и, таким образом, он спаивается с ней. Тем не менее,
хрупкие интерметаллиды также могут образовываться путем
ПО СТРАНИЦАМ ЖУРНАЛА
«WELDING AND CUTTING»,
2008, № 5
5/2009 57
диффузии в твердой фазе, а также когда расплавленный алю-
миний контактирует со сталью. Таким образом, этот метод
не позволяет полностью избежать образования интерметал-
лидов. Однако толщину слоя интерметаллидов можно свести
к минимуму за счет более низкого тепловложения. Следова-
тельно, процесс с переносом холодного металла уже был
изучен для сваркопайки алюминия со сталью, причем низкое
тепловложение ограничивает образование хрупких интерме-
таллидов системы железо–алюминий.
Исследования, проведенные в компании «Фрониус», по-
казали, что химический состав присадочной поволоки и ос-
новного материала играет важную роль в отношении харак-
тера образующейся прослойки, поскольку взаимодействие
легирующих элементов (марганца, кремния и цинка) влияет
на образование ИМФ. Следовательно, в рассматриваемых в
работе исследованиях химический состав присадочной про-
волоки, а также и металлического покрытия на стали взяты
в качестве параметров, влияющих на толщину слоя интерме-
таллидов и характеристики соединения. Для этой цели вы-
полнены нахлесточные паяносварные швы алюминия и стали
с использованием сталей с различным покрытием и различ-
ных присадочных проволок. Для сравнения выполняли также
заклепочные и адгезивные соединения. Испытания включали
исследования сечения, испытания на растяжение, солевым
туманом и на циклическую коррозию. Проводили также де-
тальные исследования слоев интерметаллида.
В ходе проведенных исследований изучали влияние раз-
личных присадочных проволок и различных металлических
покрытий на сталь при пайкосварке алюминия со сталью с
низким тепловложением. Эти исследования продемонстри-
ровали потенциальные возможности вариантов процесса
МИГ/МАГ с низким тепловожением, особенно с холодным
переносом металла для сваркопайки этих сочетаний. Эти ре-
зультаты показали, что паяносварные швы можно успешно
получать со слоями ИМФ толщиной менее 10 мкм, что тра-
диционно рекомендуется для обеспечения максимальных ха-
рактеристик соединения. Самая большая толщина прослойки
наблюдалась в соединениях стали с покрытием «Алузи», по-
лученным с помощью присадочной проволоки AlSi3Mn (до
6 мкм). Максимальная прочность была реализована для того
же сочетания основного материала присадки, однако, в этом
случае наблюдалось разрушение в ЗТВ алюминия прибли-
зительно при 85 % предела прочности на растяжение ос-
новного материала алюминия. Этот уровень прочности со-
поставим с тем, которого можно ожидать при сварке алю-
миниевых сплавов.
Применение подобных режимов сварки при использо-
вании различных присадочных проволок привело к различ-
ной толщине слоя ИМФ, длине смачивания, а также харак-
теристикам соединения. Не установлено четкой зависимости
между характеристиками соединениями и толщиной слоя
ИМФ, которая во всех случаях было ниже 10 мкм. Это может
означать, что влияние толщины слоя ИМФ является ограни-
ченным или незначительным, пока она ниже 10 мкм. Экспе-
рименты на различных сталях с покрытием с использованием
различных присадочных проволок позволили установить не-
которые ключевые параметры, которые необходимо учиты-
вать при выборе присадочной проволоки для получения оп-
тимальных характеристик паяносварного шва:
по сравнению с присадкой на основе алюминия низкая
точка плавления и относительная мягкость присадочной про-
волоки на основе цинка усложнили подачу проволоки и уп-
равление геометрией шва (наблюдалась тенденция образова-
ния узкого, но очень выпуклого валика шва). Тем не менее,
этот тип присадочного материала продемонстрировал преи-
мущества минимальной толщины слоя ИМФ, высоких харак-
теристик соединения, а также лучшую коррозионную стой-
кость;
присадка AlSi3Mn1 видимо, предпочтительнее присадки
AlSi5 исходя из получаемых характеристик соединения;
среди различных комбинаций присадочных проволок и
сталей с различным покрытием, испытанных в данной рабо-
те, самая низкая коррозионная стойкость наблюдалась в со-
единениях, полученных на оцинкованной стали с присадкой
на основе алюминия.
Хотя для паяносварных швов на алюминии получены
приемлемые результаты в отношении прочности, образова-
ние хрупких ИМФ при термических процессах может сни-
зить формуемость этих соединений. Этот аспект не был изу-
чен в ходе исследований.
С. Фельбер. Трубопроводное производство (на английском языке). — Вена: OEGS
(Австрийское сварочное общество), 2009. — 792 с.
Во вступлении речь идет о разработке и использовании трубных и дуплексных сталей при
строительстве трубопроводов для транспортировки природного газа и сырой нефти в Австрии, Европе,
Америке, Австралии; об авариях и их причинах, профилактике, ловушках трещин, коррозии и защите
от коррозии; способах определения и оценки дефектов.
Представлены материалы для трубопроводов, которые включают трубные стали (класс прочности
Х70, Х80, Х100 и Х120) и дуплексные стали (1.4462) с химическим составом, стандартами и обоз-
начениями, физическими свойствами, фазовыми диаграммами, особенностями превращения, выде-
ления фаз, показателями коррозионной стойкости, механическими свойствами, особенностями изго-
товления.
Даны сведения о свариваемости и термической обработке трубных и дуплексных сталей с учетом
эквивалентного содержания углерода Cэкв и твердости, эквивалентном содержании хрома и никеля
(Crэкв и Niэкв), зоне крупного зерна в ЗТВ, содержании феррита в металле шва и ЗТВ, трещинах,
вызванных водородом, горячих трещинах. Приведены особенности о ручной дуговой сварке металлов,
дуговой сварке металлов в среде защитных газов, сварке вольфрамовым электродом в среде инертных
газов, гипербарической сварке, новых разработках (сварке трением с перемешиванием, электронно-
лучевой сварке, электронно-лучевой сварке при уменьшенном вакууме, лазерной сварке, лазерной
гибридной сварке).
НОВЫЕ КНИГИ
58 5/2009
|