CC BY
54
Секция «Сварка летательньш аппаратов и родственнее технологии»
ходит формообразование «корытообразного» профиля, в который специальными устройствами засыпается шихта со скоростью, зависящей от скорости протяжки. Это обеспечивает равномерность заполнения проволоки шихтой по ее длине, что является основным условием для получения качественной проволоки. После заполнения проволоки шихтой в последующих формирующих устройствах происходит закрывание шихты и формование круглого профиля. Сформованный круглый профиль на шести барабанных волочильных станах протягивается с постепенным уменьшением диаметра заготовки до конечного диаметра проволоки на последнем барабане. Волочение происходит на больших скоростях - 300-350 м/мин для увеличения производительности изготовления проволоки и соответственного уменьшения ее стоимости.
Контроль производства порошковой проволоки осуществляется на всех этапах - от поступления сырьевых материалов до съема готовой проволоки и упаковки ее.
Тщательное соблюдение всех требований инструкций, контроль химического и гранулометрического состава сырьевых материалов, влажности порошков, качества дозировки и смешивания шихт, заполнения заготовки проволоки шихтой сводят к минимуму процент брака [2].
Контроль изготовления проволоки, протянутой до заданного диаметра, заключается в определении ко-
эффициента заполнения проволоки, представляющего собой отношение массы шихты на единицу длины проволоки ко всей массе. Коэффициент заполнения задается для каждой марки проволоки. Он измеряется в процентах и составляет 25-40 % в зависимости от марки проволоки.
Контроль готовой проволоки является завершающим этапом производства на заводе-изготовителе. Он играет решающую роль, поскольку определяет пригодность проволоки к практическому использованию. Контроль порошковой проволоки включает два основных этапа:
1) оценку по внешним признакам качества изготовления проволоки;
2) испытание проволоки при сварке.
Требования по каждому из этапов регламентируется техническими условиями на порошковую проволоку данной марки. Проволока, не удовлетворяющая требованиям на первом этапе испытаний, дальнейшим испытаниям не подвергается, и партия бракуется.
Библиографические ссылки
1. Суптель А. М. Механизированная сварка порошковой проволокой. Киев : Наукова думка, 1976.
2. Шинкарев Б. М. Сварка строительных металлоконструкций порошковой проволокой. Киев : Буди-вельник, 1978.
© Брот К. А., Сорвачев И. С., 2014
УДК 621.791.18
О. В. Брылева, А. В. Лецковник, А. Г. Папуша, И. С. Фролченков Научный руководитель - Л. Г. Семичева Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДИФФУЗИИ ПРИ СВАРКЕ МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Исследован процесс диффузии при сварке металлополимерных соединений на основе фторопласта-4. Установлено, что в результате диффузии углерода в сплав алюминия АМг6 образуется переходная зона, ширина и состав которой зависит от параметров режима процесса сварки. При ширине диффузионной зоны 40 мкм прочность соединения составляет св = 20 МПа.
Возможности диффузионной сварки значительно расширились, когда были получены качественные металлополимерные соединения в которых использовался трудносвариваемый полимер - фторопласт-4. Для этого способа характерно получение неразъемного соединения в твердом состоянии, формирующегося вследствие возникновения связей на атомном уровне, появляющихся в результате сближения контактных поверхностей в результате локальной пластической деформации при повышенной температуре, обеспечивающей взаимную диффузию в поверхностных слоях соединяемых материалов с образованием переходной зоны.
Диффузионные процессы, протекающие в зоне контакта соединяемых материалов, во многом определяют структуру и свойства переходной зоны, по-
этому исследование процесса диффузии является важной задачей [1].
Исследование процесса диффузии при сварке фто-ропласта-4 с алюминиевым сплавом АМг6 проводили с помощью металлографического и микрорентгенос-пектрального анализов.
Для исследования микроструктуры и элементного состава переходной зоны из сварных соединений на установке Beta Grinder-Polishes (производитель Buehler, Германия) готовили микрошлифы [1].
Методика приготовления микрошлифов включает два этапа: шлифование и полирование на специальных суспензиях. Шлифование проводили на установке Beta Grinder-Polishes на вращающемся с заданной скоростью (100 об/мин) круге, на который наклеивались последовательно 3 типа наждачных бумаг (320,
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2014. Технические науки
400 и 800 Grit) с постепенным уменьшением размера абразивных частиц. Шлифование велось с подачей воды, скорость подачи регулировалась вручную. После шлифования образец промывали проточной водой. Полирование осуществлялось на этой же установке на специальных суспензиях: polycrystalline diamond suspension (9, 3F, 1 цш); master prep polishing suspension 40-6377-064 Al2O3 (0,05 цш). Подача суспензии осуществлялась с помощью специального дозатора. После полирования образец промывали в среде этилового спирта в ультразвуковой ванне и подвергали сушке. После каждого этапа изготовления шлифа производили контроль поверхности на оптическом микроскопе NIKON ECLIPS LV 100.
Для исследования химического состава переходной соединения методом энергодисперсионного рент-геноспектрального микроанализа на образцы на вакуумной напылительной установке JEOL JEE-420 было нанесено электропроводящее покрытие из золота (Au - 99,99 %), толщина которого составила 20 нм.
Микроструктуру сварного соединения предварительно изучали на оптическом NIKON ECLIPS LV 100 при увеличении от *Ш0 до х2500, более подробно исследовали на сканирующем электронном микроскопе JEOL JSM 7001F при увеличениях от х100 до х50000.
При проведении электронно-микроскопических исследований использовали следующие режимы: compo - композиционный контраст от номера химического элемента z, topo - топографический контраст от рельефа поверхности, sei - изображение микроструктуры во вторичных электронах.
На электронно-микроскопические снимки микроструктур при необходимости наносили дополнительные маркеры, например, оценивали размеры различных компонентов микроструктуры. Снимки структур сохраняли в файлы с расширением jpg.
Как показали металлографические исследования, в структуре соединения можно выделить четыре участка. Светлая составляющая характеризует сплав АМг6. Темно-серая полоса соответствует анодной пленке, которая формируется на металлической поверхности при подготовке к сварке. Структура анодной пленки характеризуется наличием пор различного диаметра и глубины. Светло - серый участок соответствует фто-ропласту-4. Между фторопластом-4 и анодной пленкой наблюдается переходная зона, отличающаяся по цвету от фторопласта-4 и анодной пленки.
Исследования показали, что ее ширина зависит от параметров режима процесса сварки и составляет 10...40 мкм. Значительное влияние на ширину переходной зоны оказывает температура сварки, с повышением которой наблюдается проникновение фторо-пласта-4 в поры, трещины и микронеровности анодной пленки. При температуре сварки Тсв = 678 К ширина переходной зоны увеличивается до 40 мкм.
На этих же режимах были сварены образцы и испытаны на растяжение. Результаты испытаний пока-
зали, что прочность соединений также зависит от ширины переходной зоны и при оптимальных значениях параметров составляет ств = 20 МПа.
Распределение элементов в переходной зоне проводили методом энергодисперсионного рентгеноспек-трального микроанализа. Метод основан на изменении интенсивности рентгеновского излучения атомов анализируемого вещества, которое возбуждается электронами, ускоренными в электрическом поле и сфокусированными системой электромагнитных линз в зону диаметром несколько десятых долей микрона. Измерением интенсивности спектральных линий можно провести качественный и количественный анализ элементов, входящих в состав переходной зоны [2].
Анализ распределения элементов в зоне соединения сплава АМг6 с фторопластом-4 был проведен на А1, М^, О, С, Б, при этом локальность зондирования составляла 0,2 мкм. Сканирование проводили в различных точках в направлении, перпендикулярном зоне контакта свариваемых материалов.
Распределение элементов представлено в виде концентрационных кривых.
Как показали результаты исследования, на концентрационной кривой углерода в переходной зоне присутствует резкий всплеск интенсивности излучения с дальнейшим уменьшением общей интенсивности. Очевидно, это связано с тем, что при температуре сварки Тсв = 678 К становится возможным отрыв атомов фтора в приповерхностных слоях фторопласта-4 и диффузия углерода в сплав АМг6.
При сканировании луча по поре в анодной пленке всплеск концентрации углерода наблюдается на границе со сплавом АМг6, а при сканировании по анодной пленке — на границе с анодной пленкой. Алюминий, магний и кислород, входящие в состав сплава АМг6 и анодной пленки, имеют характерные изменения концентрации от переходной зоны соединения к сплаву АМг6. Таким образом, диффузия углерода в сплав АМг6 обеспечивает формирование переходной зоны соединения с образованием металлополи-мерных комплексов. При оптимальной ширине переходной зоны 40 мкм прочность диффузионного соединения сплава АМг6 с фторопластом-4 составляет ств = 20 МПа.
Библиографические ссылки
1. Диффузионная сварка материалов / под общ. ред. Н. Ф. Казакова. М. : Машиностроение, 1981. 271 с.
2. Бачин В. А., Квасницкий В. Ф., Котельников Д. И., Новиков В. Г. Полушкин Г. П. Теория, технология и оборудование диффузионной сварки / под общ. ред. В. А. Бачина. М. : Машиностроение, 1991. 352 с.
© Брылева О. В., Лецковник А. В., А Папуша. Г.,
Фролченков И. С., 2014
