CC BY
25
дае очжуванш глибинi (див. Частина 3). Монокремшева нижня частина колон мае тенденщю до невеликого негативного нахилу в той час, як аморфна частина колони майже досконало ашзотропна. Аморфний кремшевий шар мае на 30 % нижчу швидюсть травлення, шж моно-кремнiевий. Враховуючи отриманi потоки кисню, показа-ш на рис. 3, спостереження i профiлю травлення, i швид-косп травлення можна пояснити утворенням областей з бшьш високим вмiстом кисню в витравленш поверхнi та стшках аморфного кремнiю. В перерiзi на межi аморфний кремнiй — монокремнш рiвновага фторокису i на горизонтально оброблюванiй поверхнi, i на стшках зменшуе вмiст кисню, i таким чином, до покращено! чутливост на iонне експонування. Для кращого кiлькiсного розумш-ня вимiрювань за допомогою рентгенiвськоi фотоелект-ронно! спектроскопы вщношення O/F при пасивуваннi бокових стшок при рiзних умовах операци шдкресле-нi (underway), як рашше було зроблено для SiGe.
6. Висновки
Процес виготовлення структур з фотонною забороне-ною зоною в кремни розроблений з використанням елек-тронно-циклотронного резонансу, керованого плазмою SF6/O2 при пониженiй температурi. Було досягнуто дуже високого контролю профшю бокових стшок. В залежнос-тi вщ налаштування енерги iонiв (на основi постiйного
змiщення в установцi), сшввщношення фтор/кисень, -□ □-
Розроблений флюс для газового зварювання чавуну на основi бури з додаванням улексита, що метить нову систему легування й розкислен-ня. РЗМ легуе метал шва, тдвищуючи його мщтсть i пластичш властивостi, тдвищуеться стштсть наплавлено-го металу й перехидшп зони проти утворення трщин i пор
■а о
1. Вступ
В обласп роби зв'язаних зi зварюванням чавуну проведет численш дослщження, розроблеш високо-ефективш способи ручного й мехашзованого зварювання, наплавлення чавуну й зварювальних матерiалiв полшше-них марок.
Завдання одержання наплавленого металу у виглядi чавуну, яюст показники якого близькi до показниюв основного металу, вирiшуеться звичайно технолопею зварювального процесу, у якому як незмшна складова бере участь чавунний присадковий пруток i флюс. Тому одержання чавунних прутюв i флюав, переплав яких
температури пщкладки можна варшвати нахил стiнок вiд позитивного до негативного. Останнш вщноситься до впливу ютв вiдбитих вiд горизонтально! поверх-нi. При низьких енерпях iонiв (0-50 еВ) виявляеться переважаюча кристалографiчна орiентацiя в швидкостi травлення кремшю, яка видаеться глибоко пов'язаною з рiзною здатнiстю кремнiю (100) та кремшю (111) да-вати рiзновиди SiF2 як ключовi промiжнi продукти травлення. Поверхнева кшетика, яка контролюе поведiнку травлення, дозволяе отримувати екстремальт профiлi з стввщношенням до 50, що вiдповiдае серйознш потре-бi для крутих ^зких) хвилеводiв з фотонною шириною заборонено! зони в кремни. Характеристики пристрою знаходяться в сташ розробки.
Лкература
1. A. S. Sinitskii, A. V. Knot'ko, Yu. D. Tretyakov. Silica photonic crystals: synthesis and optical properties. Solid State Ionics, Vol. 172, 2004, p. 477-479.
2. T. Zijlstra et al.: Fabrication of 2D photonic crystal waveguides for 1.5 mm in silicon by deep anisotropic dry etching // J. Vac. Sci. Technol. B 17.6., Nov/Dec 1999.
3. Боголюбов А. Н., Буткарев И. А., Дементьева Ю. С. Численное моделирование двумерных фотонных кристаллов // Журнал радиоэлектроники (электронный журнал http://jre.cplire.ru). — 2006. — № 11.
УДК 621.791
М. А. Кал i н
кандидат технических наук, доцент доцент кафедры сварочного производства Украинской инженерно-педагогической академии ул. Университетская, 16, г. Харьков, Украина, 63003 Контактный тел.: (057) 733-79-96, 733-79-21 E-mail: kna53-80@rambler.ru
дае метал, що мае необхщт фiзико-хiмiчнi властивосп, е предметом постшного вивчення й удосконалювання.
Флюси полшшують процес змочування поверхш твердого металу рщким присадковим металом. Флюси взаемодшть iз окислами шляхом розчинення або зв'язу-вання у легкоплавю з'еднання з малою щшьтстю. Вони беруть участь також поряд з полум'ям пальника у ви-даленш з поверхш включень, графиу, без чого неможливе здшснення зв'язюв основного й присадкового металiв. При зварюванш чавуну застосовують переважно кист флюси, що складаються головним чином з боромктких речовин. Одне з основних завдань флюсу — перевод оксиду кремшю Si02 у бшьше легкоплавке, наприклад
РОЗРОБКА ФЛЮСУ ДЛЯ ГАЗОВОГО ЗВАРЮВАННЯ ЧАВУНУ
Na2O ■ Si2 саме у зв'язку i3 цим при виборi складу флюсу з бористих з'еднань перевагу вщдають бурi Na2B4O7, що дисощюе з видiленням Na2O i В2О3.
Всi порошковi флюси, застосовуванi для зварювання, мають деякi технологiчнi недолши. Пiд дieю струменя ra3iB, що виходять i3 пальника пiд тиском, флюс розду-ваеться й частково безповоротно видаляеться i3 зони зварювання. Подача флюсу у ванну в бшьшосп випадюв не-рiвномiрна. Звичайно флюс подаеться шляхом занурення нагриого кiнця присадкового прутка в порошкоподiбний флюс або вноситься вручну в розплавлену ванну.
2. Мета роботи
Метою дано! роботи е пщвищення якост металу шва й зварювально-технолопчних властивостей флюсу, при газовому зварюванш чавуну. Це досягалося розробкою й дослщженням флюсу для газового зварювання 1 пайки чавуну з пщвищеною змочувашстю присадковим мета-лом поверхш чавуну 1 утворенням легкоплавких шлаюв.
3. Методика проведення дослщжень
Для дослщжень, у якост присадкового матер1алу при газовому зварюванш чавуну, використалися прутки д1а-метром 8-10 мм 1з чавуну марки А або Б по ГОСТ 2671, що виготовляють способом виливки в спещальш форми.
Як основу флюсу використалася бура техшчна по ГОСТ 8429, прожарена при температур! 300-350° С про-тягом 2-х годин.
В якосп легуючо! добавки 1 модифжатора, використалася лнатура рщкоземельных метал1в (РЗМ) — маг-нш — ирш марки Мгит по ТУ 48-05-46-71, алюмоггрш по ТУ 48-05-04-16-73, фероцерш.
У якосп нового боровмщуючого мшералу — улек-сит, що представляе собою боронатрокальцш складу NaCa5O9 ■ 8Н20. Лнатури РЗМ попередньо подр1бнюва-лись в шаровому млиш 1 просшвались через сито № 0355 по ГОСТ 6313. Флюси виготовлялись шляхом мехашч-ного змшування порошюв бури, лнатури РЗМ 1 улекси-та в шаровому млиш протягом 0,5-1 год. до отримання однорщного по кольору складу
Перев1рку зварювально-технолопчних властивостей дослщних складдв флюс1в проводили при газовому (ацети-лено-кисневому) зварюванню с1рого чавуну марки СЧ 18.
Твердкть металу шва й наплавленого металу вим1-рювали на приладд ТК-2 (по шкал1 С), м1кротверд1сть зам1ряли на приладд ПМТ-3. Проби для х1м1чного анал1зу наплавленого металу вщбирали з верхшх шар1в наплав-лення вщповщно до ГОСТ 7122.
Загальний характер мжроструктури зварених шв1в ощнювали за допомогою оптичного мжроскопа МИМ-8М на поперечних мжрошл1фах розм1ром 15 х 25 х 30 мм, про-травлених в 5 %-му спиртовому розчиш азотно! кислоти.
4. Розробка шлаково! i легуючо! системи флюсу
За рахунок введення у флюс рщкоземельних металiв, що мають винятково велику спорщнешсть до таких до-мiшок чавуну, як арка й кисень, досягаеться повне роз-кислення й десульфурацiя наплавленого металу. Перехщ
у наплавлений метал ирш або церш змщнюе метал шва, шдвишуючи його мщшсть й пластичт властивосп.
Кр1м того, РЗМ забезпечуе змши в структур! як шва, так 1 навколошовно! зони, утворюючи кулястий графи. Це дозволяе виключити можлив1сть вщбшювання чавуну р1зних титв при зварюванш як 1з загальним, так 1 з м1с-цевим пщ1гр1вом.
Улексит у склад1 флюсу для зварювання й пайки чавуну дае новий технолопчний ефект комплексного введення №. Са 1 В, у сполучент з бурою, 1 рщкоземельними металами.
У результат! дисощацп улексита у зварювальну ванну видшяються оксиди В2О3, №2О, Са, а також атомарний кисень, при цьому можливо плин наступних реакцш:
^е2О)2 ■ SiO2 + 2СаО = (СаО)2 ■ SiO2 + 2FeO з утворенням легкоплавкого силжат кальщю;
2Fe + О = Fe2Oз;
Fe2Oз + В2О3 = 2Fe2O3 ■ 3В2О3 — легкоплавкий борат;
Si2 + №2О = Na2O ■ SiO2 — легкоплавкий силжат натрш;
Y2O3 + В2О3 = 2Y2O3 ■ 3В2О — легкоплавкий борат;
Се2 + Na2O = Na2O ■ СеО2 — легкоплавке з'еднання натрш.
Таким чином, улексит взаемод1е з окислами шляхом розчинення або зв'язування 1х у легкоплавю з'еднання з малою щшьтстю. Вш бере участь також у видалент з поверхш чавуна включень, графиу, за рахунок утворен-ня при дисощацп улексита атомарного кисню. Атомарний кисень мае високу актившсть 1, перебуваючи на гранищ, метал-флюс, енергшно окисляе мжровиступи графиових включень 1 тим самим полшшуе процес змочування поверхш чавуну й утворення легкоплавких шлаюв.
Добавка улексита й л1гатури РЗМ у шихту флюсу зм1-нюе температуру плавлення флюсу. Збшьшення зм1сту в шихт1 флюсу улексита приводить до зниження, а лнату-ри РЗМ — до пщвищення температури плавлення флюсу.
У результат! випробування зварювально-технолопч-них властивостей 1 якост наплавленого металу при газовому зварюванш ирого чавуну 1з застосуванням прутюв марки А 1 дослщних флюс1в у пор1внянш 1з чистою бурою визначено, що оптимальним складом, що забез-печуе високу яюсть наплавленого металу й мае гарш зва-рювально-технолопчш властивосп е флюс, що м1стить у мас. %: бура техшчна — 90; лнатура итрш — магнш — 2; улексит — 8.
Мал1 добавки РЗМ у флюс1 мають рафщуючий вплив, що за рахунок утворення додаткових центр1в кристаль зацп графиу, що у свою чергу, знижуе ймов1ршсть утворення гарпвних структур у зош сплавлення, виключае утворення трщин у наплавленому метал1 й перехщнш зош. Кр1м того, введення РЗМ, що мають велику спорщ-нешстю до кисню, с1рки, сприяють очищенню границь зерен феритно! матриц за рахунок утворення оксщдв 1 оксисульфщв РЗМ 1, як наслщок, пщвищуе стшюсть наплавленого металу й перехщно'! зони проти утворення трщин 1 пор.
5. Металографiчнi дослщження звареного з'еднання
Для металографiчного дослщження якосп наплавленого металу й зон термiчного впливу були використа-нi зразки, заваренi iз застосуванням дослщного флюсу й бури.
Дослщженням установлено:
1. По мiкроструктурi на обох зразках чико проявля-еться наплавлений метал висотою 9 мм i зони термовпли-ву шириною до 10 мм, чггко1 лшп сплавлення основного й наплавленого металу немае.
2. Структура основного металу в обох випадках складаеться з перлиу, сорбиообразного пластинчастого графiту середтх розмiрiв i одиничних досить дрiбних включень цементиту. Ферит е присуттм у невеликiй кiлькостi (до 5 %). Твердiсть основного металу стано-вить 217 НВ.
3. Структура наплавленого металу в поверхш шва на глибит до 1,5-2 мм перлио-феритна iз приблизно однаковим сшввщношенням структурних складових i невеликих дшянок аустенiту дендритно! орiентацii (рис. 1). Далi по висотi шва аж до лшп сплавлення в структурi переважае перли. Твердкть у цш зонi в обох випадках становить 229 НВ. Включення фериту й цементиту оди-ничнi. Графи пластинчастий середньо! величини, трохи дрiбнiше, нiж в основному металi.
4. У зош термiчного впливу на обох зразках вщ-значаеться значне збшьшення кiлькостi фериту в по-рiвняннi з основним металом: у випадку сершного флюсу (бури) юльюсть фериту становить 10 %, а у випадку дослiдного (вар. № 4) — 25 %. Однак при цьому е дшян-ки зi вмштом фериту до 40-50 %. Для зон термiчного впливу в обох випадках характерне укрупнення пластин графиу, чiтко виражене 1х розеточне розташування, при цьому помiтна спрямовашсть у розташуваннi згусткiв графiтових включень — вони як би «виходять» ввд центра графiтизацii (рис. 2). На вщмшу вiд основного металу, у зош термовпливу з'являеться глобулярний графи i областi мiлкопластинчатого сконцентрованого згустками графиу. У бiльше рiзкому ступенi описанi
особливостi вираженi на зразку, завареному дослщним флюсом. Твердость у зонi термовпливу обох зразюв становить 167-197 НВ.
Висновки
1. Введення до складу флюсу лкатури РЗМ ирш-магнiй у кшькосп 2 % i улексита в кшькосп 8 % полшшуе зварювально-технологiчнi властивостi флюсу.
2. Значно збшьшуеться частка внесеного в зону зва-рювання флюсу, що приймае участь у розкислент й за-хистi металу шва.
3. Перехщ у наплавлений метал iтрiю або церш легуе метал шва, тдвищуючи його мiцнiсть i пластичнi властивост!
4. Введення РЗМ пiдвишуе стшюсть наплавленого металу й перехiдно'i зони проти утворення трщин i пор.
Лкература
1. Иванов Б. Г., Журавицкий Ю. И., Левченков В. И. Сварка и резка чугуна. — М. Машиностроение, 1977. — 208 с.
2. Левченков В. И. Состояние и перспективы развития сварки чугуна (обзор) // Сварочное производство. — 1988. № 2. — С. 2-4.
3. Флюс для сварки и пайки чугуна: А.с. 1363662 СССР, МКИ В 23к 35/365 / Н. А. Калин, Н. П. Антоненко, В. П. Удовенко, В. И. Доронина (СССР). — 4005433/25-27; Заявлено 07.01.86.
Рисунок 1. Микроструктура наплавленого металу, х 100: а — iз застосуванням бури; б — iз застосуванням дослщного флюсу
