Исследование свариваемости и разработка технологии сварки распределенными источниками тепла алюминиево-литиевых сплавов

• Автор: Овчинников, Виктор Васильевич
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 377 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ВЫСОКОПРОЧНЫЕ АЛЮМИНИЕВО-ЛИТИЕВЫЕ СПЛАВЫ В КОНСТРУКЦИЯХ СОВРЕМЕННЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
1.1 .Характеристика типовых сварных конструкций из алюминиево-литиевых сплавов
1.2. Сравнительная оценка прочностных и технологических свойств отечественных и зарубежных алюминиево-литиевых сплавов
1.3. Технологические проблемы получения качественных сварных соединений в конструкциях из алюминиево-литиевых сплавов
ф 1.4. Обоснование цели и задач исследований
Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА И КИНЕТИКИ
ОБРАЗОВАНИЯ ПОР В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ АЛЮМИНИЕВО-ЛИТИЕВЫХ СПЛАВОВ
• 2.1. Аналитическая оценка вероятности гомогенного и гетерогенного возникновения зародышей газовых
пузырьков
2.2. Механизмы образования зародышей газовых пузырьков
при сварке плавлением алюминиево-литиевых сплавов
• 2.2.1. Образование зародышей газовых пузырьков на базе
соединений поверхностного слоя АЛС
Термодинамический анализ взаимодействия компонентов
АЛС с атмосферой нагревательных печей
Структура поверхностного слоя АЛС
Состав и кинетика газов, выделяющихся при нагреве АЛС
Влияние режимов, среды нагрева, среды охлаждения на
толщину поверхностного слоя АЛС
2.2.2. Экзогенный механизм возникновения зародышей газовых пузырьков на базе дефектов торцевой поверхности
кромок
Механизм образования закрытых газовых полостей на
торцах свариваемых кромок алюминиевых сплавов
Химическое взаимодействие алюминиевых сплавов с
парами воды и углеродосодержащими соединениями
Результаты экспериментальных исследований экзогенного
механизма образования зародышей газовых пузырьков на
базе дефектов торцевой поверхности кромок
2.2.3. Экзогенный механизм образования зародышей газовых пузырьков на базе дефектов структуры основного
металла в виде первичных микропор и расслоений
2.2.4. Эндогенный механизм образования зародышей газовых пузырьков при сварке алюминиево-литиевых
сплавов
2.3. Физико-химические закономерности процесса
развития пузырьков в объеме сварочной ванны
Коалесценция газовых пузырьков в ванне жидкого
металла

Диффузионный механизм объединения газовых пузырьков
Развитие газовых пузырьков за счет испарения летучих
компонентов алюминиево-литиевых сплавов
Результаты экспериментальных исследований механизмов развития пузырьков в ванне алюминиево-литиевых сплавов
2.4. Исследование механизма и кинетики пузырьковой
дегазации ванны металла
Стадия отрыва
Стадия всплывания
Стадия перехода через зеркало ванны
Ф Результаты экспериментальных исследований механизма
и кинетики пузырьковой дегазации сварочной ванны алюминиевых сплавов
2.5. Образование газовых пор при кристаллизации ванны и • кинетика поведения водорода в порах при остывании
• металла
Выводы к главе
Глава 3. ВЛИЯНИЕ ГАЗОСОДЕРЖАНИЯ ОСНОВНОГО МЕТАЛЛА И УСЛОВИЙ СВАРКИ НА РЕАЛИЗАЦИЮ
• МЕХАНИЗМОВ ОБРАЗОВАНИЯ ЗАРОДЫШЕЙ ГАЗОВЫХ
ПУЗЫРЬКОВ
3.1. Влияние газосодержания и типа полуфабриката на реализацию механизмов образования зародышей газовых пузырьков при сварке АЛС
• 3.2. Влияние способа сварки на образование микропористости
ЫгО [23, 68-72]. Здесь имеются в виду включения размеры которых приближаются к критическим размерам пузырьков. Включения твердых оксидов могут попадать в сварочную ванну с поверхности.свариваемых кромок, из основного металла (образуются в процессе выплавки слитка из которого изготавливают полуфабрикат) и с поверхности присадочной проволоки. При оценке эффективности коллоидных частиц (включений) основное внимание следует уделять двум факторам: геометрическому (размер частиц ) и физикохимическому (величина смачивания поверхности частиц жидкостью). При наличии в сварочной ванне частиц оксидов зародыши пузырьков формируются по эндогенному механизму зарождения. В этом случае пузырьковая дегазация сварочной ванны затруднена. После кристаллизации в шве образуются дефекты в виде пор, расположенных на пленке оксидного включения.
В работе [21] показана возможность экзогенного формирования зародышей газовых пузырьков на базе дефектов торцевой поверхности кромок при сварке АЛС. Его сущность заключается в формировании под действием термических усилий при сварке замкнутых герметичных полостей, на внутренней поверхности которых адсорбирована влага. При нагреве кромок пары влаги взаимодействуют с металлом с выделением водорода в объем замкнутых герметичных полостей. В момент расплавления стыка на месте герметичных полостей образуются зародыши газовых пузырьков, которые при

перемещении источника нагрева попадают в сварочную ванну. Проявление такого механизма образования зародышей газовых пузырьков наблюдали также при сварке сплава АМгб.
При электроннолучевой сварке алюминиевых сплавов также образуется пористость в металле швов. К порам при ЭЛС следует отнести: мелкие поры правильной сферической формы, хаотично расположенные по сечению шва и по зоне сплавления, крупные поры и раковины и пустоты в корне шва при несквозном проплавлении [72] . Со времени начала применения ЭЛС для сварки конструкций из алюминиевых сплавов накоплено достаточно много экспериментальных данных о возникновении пор. Сведения, содержащиеся в