Исследование тепловых условий сварки и наплавки алюминиевой шихты жидким присадочным материалом

• Автор: Ковтунов, Александр Иванович
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Тольятти
• Количество страниц: 146 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Аннотация
Введение
ГЛАВА 1. Анализ способов получения мелкокристаллической шихты
1.1. Специальные способы обработки шихтовых материалов
1.2. Кристаллизационные способы обработки шихтовых материалов
1.3. Соединение алюминиевых гранул
1.4. Анализ способов удаления оксидной пленки
ГЛАВА 2. Исследование тепловых условий наплавки шихты в
центробежных формах
2.1 Интенсификация охлаждения изложницы
2.2 Тепловые условия формирования многослойных шихтовых материа-
«F-

Выводы к главе
ГЛАВА 3. Исследование тепловых условий сварки алюминиевых гранул
3.1 Исследование тепловых условий получения гранул
3.2 Тепловые особенности взаимодействия гранул с жидким расплавом
Выводы к главе
ГЛАВА 4. Технология получения мелкокристаллических шихтовых
материалов послойной наплавкой на центробежной форме
4.1 Методики исследования
4.2 Разработка технологии получения многослойной мелкокристалличес-
кой шихты
4.2.1 Разработка конструкции экспериментальной установки
4.2.2. Наплавка шихтовых материалов *
4.3. Исследование микроструктуры наплавленных шихтовых
материалов

4.4. Опытно-промышленное апробирование технологии наплавки
модифицирующих А1-Тл лигатур
Выводы к главе
ГЛАВА 5. Технология сварки алюминиевых гранул жидким присадочным материалом
5.1 Технология получения алюминиевых гранул
5.2 Подготовка алюминиевых гранул
5.3 Расчет давления металла при сварке гранул в поле центробежных

5.4 Технология сварки алюминиевых гранул в поле центробежных

5.5 Исследование структуры гетерофазных шихтовых материалов
5.6 Опытно-промышленное апробирование технологии сварки жидким присадочным материалом
Выводы к главе
Общие выводы и результаты работы
Список литературы
Приложения

АННОТАЦИЯ
Актуальность темы
В промышленности литейные алюминиевые сплавы находят все более широкое применение вследствие хороших эксплуатационных и технологических свойств. Однако их механические свойства низкие и для большинства сплавов не превышают 250 Мпа. Механические свойства алюминиевых отливок могут быть значительно повышены модифицированием.
Для алюминиевых сплавов в качестве модификаторов используют А!-П лигатуры или лигатуры алюминия с другими переходными металлами. Кроме того, неплохие результаты показывает модифицирование алюминиевых расплавов мелкокристаллическими шихтовыми металлами, вводимыми при пониженных температурах литья. Получаемые в промышленности чушки модифицирующих лигатур и шихтовых металлов имеют достаточно крупнозернистое и неравномерное строение, что снижает эффективность модифицирования.
Цель работы
Повышение качества алюминиевых модифицирующих материалов путём разработки технологии получения мелкокристаллической шихты.
Изучение ранее выполненных работ в области исследований процессов получения мелкокристаллических шихтовых металлов и лигатур позволили сформулировать гипотезу и конкретные задачи настоящей работы, решение которых позволит достигнуть поставленной цели.
Гипотеза
Для получения мелкокристаллических шихтовых металлов и лигатур необходимо обеспечить охлаждение их расплавов со скоростью более 102 °С/с. Такая интенсивность охлаждения достигается при получении шихты и лигатур в виде микрослитков (гранул, ПОЛОС; чешуек). Применение микрослитков для модифицирования алюминиевых сплавов приводит к насыщению расплава газовыми и неметаллическими включениями. Поэтому изготавливать

1.4. Анализ способов удаления оксидной пленки
Плотная пленка окисла алюминия образуется при соприкосновении металлической поверхности с кислородом [41]. В течении первых нескольких секунд ее величина достигает 0,6 нм, а затем ее рост замедляется (рис 1.6). Естественная оксидная пленка плотно соприкасается с алюминием без рыхлот и трещин. Толщина слоя А1203 при повышении температуры с 20°С до 600°С увеличивается примерно в 15 раз. Оксид алюминия имеет высокую температуру плавления (2050° С) и высокую химическую устойчивость, поэтому удаление слоя окисла с формирующихся слитков и гранул является сложной задачей. Существуют следующие методы обработки алюминиевых поверхностей:
1. химическое травление, основанное на способности щелочей и кислот растворять окислы и гидрооксилы алюминия;
2. физико-химическое разрушение, то есть восстановление алюминия из окисла алюминия;
3. физико-механические, то есть удаление окисной пленки с помощью обработки ультразвуком, абразивной обработкой.
Окислы и гидроокислы алюминия хорошо растворяются в водных растворах щелочей с образованием алюминиевой кислоты и ее солей, называемых алюминатами.
После удаления гидроокисных пленок с поверхности алюминиевых сплавов, алюминий легко растворяется в щелочах. Это объясняется тем, что алюминий в ряду активности стоит значительно левее водорода.
Химическое травление алюминиевых сплавов в щелочных растворах, обычно сопровождаются обильным выделением газообразного водорода и диффузией его в верхние слои металла. Выделение водорода из щелочной ванны при травлении свидетельствует о том, что наряду с удалением оксидной пленки начинается процесс растворения алюминия в щелочном растворе.
Литейные сплавы на основе алюминия содержат большое количество легирующих элементов, которые не растворяются в щелочных растворах