Физико-химическая кинетика взаимодействия алюминия со сталью при формировании металла шва с заданными свойствами

• Автор: Ковтунов, Александр Иванович
• Шифр специальности: 05.02.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Тольятти
• Количество страниц: 358 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
ГЛАВА 1. Взаимодействие алюминия и стали при сварке и наплавке 1Л. Структура, фазовый состав и свойства сплавов системы железо-алюминий
1.2. Предпосылки применения сплавов на основе системы железо-алюминий в качестве наплавочных материалов
1.3. Способы наплавки сплавов на основе системы железо-алюминий
1.4. Влияние алюминия на свойства металла шва при сварке стали с алюминиевым покрытием
ГЛАВА 2. Физико-химические условия управления содержанием алюминия и свойствами металла шва
2.1. Физико-химические условия рафинирования сварочной ванны от алюминия
2.1.1. Технологические приемы снижения содержания алюминия в металле шва
2.1.2 Способы рафинирования стали от алюминия при сварке плавлением
2.1.3. Физико-химические условия рафинирования сварочной ванны от алюминия галогенидами
2.1.4. Окислительное рафинирование сварочной ванны от алюминия
2.1.5. Обеспечение технологических условий для рафинирования сварочной ванны от алюминия
2.2. Предпосылки применения присадочных материалов на основе меди и никеля для сварки сталей с алюминиевым покрытием
2.2.1. Влияние алюминия и железа на свойства медной основы металла шва при сварке сталей с алюминиевым покрытием
2.2.2. Влияние алюминия и железа на свойства никелевой основы ме-

талла шва при сварке сталей с алюминиевым покрытием
2.3. Управление содержанием алюминия в наплавленном металле
2.3.1. Расчет содержания алюминия в наплавленном металле
2.3.2. Легирование наплавленного металла на основе системы железо-алюминий
ВЫВОДЫ по 2 главе
ГЛАВА 3. Исследование процессов сварки сталей с алюминиевым покрытием
3.1. Методика исследования влияния алюминия на процессы сварки и свойства сварных соединений
3.1.1. Методика исследования процессов аргонодуговой
сварки сталей с алюминиевым покрытием
3.1.2. Методика исследования процессов сварки сталей,
покрытых алюминием, в среде активных газов
3.1.3. Определение механических свойств сварных соединений
3.1.4. Определение химического состава сварного шва
3.2. Особенности взаимодействия алюминия и стали при аргонодуговой сварке сталей, покрытых алюминием
3.2.1. Влияние алюминиевого покрытия на процесс формирования сварного шва и зоны термического влияния при аргонодуговой сварке
3.2.2 Исследование влияния алюминия на структуру и свойства сварного соединения при аргонодуговой сварке сталей, покрытых алюминием
3.2.3. Влияние состава окислительных флюсов на процессы рафинирования при аргонодуговой сварке неплавящимся электродом
3.2.4. Влияние галогенидных флюсов на процессы рафинирования при аргонодуговой сварке стали с алюминиевым покрытием
3.3. Исследование процессов рафинирования при сварке сталей, покры-

тых алюминием, в среде активных газов и газовых смесей
3.3.1. Исследование процессов рафинирования при сварке сталей в среде углекислого газа
3.3.2. Исследование процессов рафинирования при сварке в среде углекислого газа на активной флюсовой подушке
3.3.3. Исследование процессов рафинирования при сварке на активной газовой подушке
3.3.4. Технология сварки маслоохладителей трансформаторов ВЫВОДЫ по 3 главе
ГЛАВА 4. Исследование процессов сварки плавлением сталей, покрытых алюминием, с применением проволок из цветных металлов и сплавов
4.1. Исследование процессов сварки стали с алюминиевым покрытием с применением медной проволоки
4.1.1. Аргонодуговая сварка с использованием медной проволоки сталей, покрытых алюминием
4.1.2. Исследование процессов сварки сталей, покрытых алюминием, в среде углекислого газа с применением медной проволоки
4.2. Исследование процессов сварки сталей, покрытых алюминием с применением никелевой проволоки
4.3. Исследование процессов аргонодуговой сварки никель-хромовой проволокой стали с алюминиевым покрытием
ВЫВОДЫ по 4 главе
ГЛАВА 5. Исследование процессов наплавки сплавов на основе системы железо-алюминий
5.1. Методика исследования процессов наплавки и свойств наплавленного металла на основе системы железо-алюминий
5.1.1. Методика исследования процессов наплавки
5.1.2. Методика исследования эксплуатационных свойств наплавленного металла

Проблемы сварки алюминия со сталью решались способами, при которых на границе контакта исключалось бы появление интерметаллических соединений, т.е., в основном, способами сварки давлением: холодной, ультразвуковой, диффузионной, контактной оплавлением (с последующим выдавливанием хрупких составляющих из стыка). Наиболее широко используется метод холодной сварки.
Эффективным методом соединения стали с алюминием наряду с холодной сваркой является сварка трением, поскольку при быстром протекании процесса сварки можно исключить появление интерметаллидной прослойки. Кроме того, сварка трением обладает рядом преимуществ перед другими способами: кратковременностью технологического цикла, высокой воспроизводимостью требуемого качества соединений и др. [99-104].
Перспективным способом сварки стали с алюминием, по мнению авторов работы [105], является сварка с нагревом дугой низкого давления [106, 107]. Этот способ сварки позволяет получать доброкачественные сварные соединения с весьма ограниченной взаимной растворимостью [106].
Однако все эти методы имеют недостаток, который заключается в том, что сфера их применения узка из-за ограниченности по номенклатуре свариваемых деталей [107, 108].
Способы сварки плавлением отличаются более широкой областью применения. Однако при сварке плавлением и сварко-пайке процессы зарождения и роста интерметаллидной прослойки идут значительно интенсивнее. При формировании соединения существенным является смачивание твердой стали алюминием. Для улучшения смачивания и тем самым сокращения времени контакта расплава со сталью прибегают к легированию шва и нанесению покрытий на поверхность стальной заготовки (цинковое, цинконикелевое - как наиболее технологичные и недорогие). После смачивания идет процесс растворения железа в жидком алюминии. Установлено, что об-