СВАРКА И НАПЛАВКА АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ
Пути снижения концентрации водорода при наплавке алюминиевых сплавов порошковым электродом
Полученные данные позволяют подсчитать концентрацию растворенного в наплавленном металле водорода. Поскольку суммарная площадь поверхности частиц (100 г реального порошка) определена, слагаемое (в) уравнения (3) в работе [39] изменится. Тогда выражение для расчета суммарной концентрации водорода в наплавке примет вид:
|
а. +- |
WAa>
|
Ll О-*,) г... |
|
ioo(i-а:,) |
|
8 100 |
|
1 + |
|
1+ |
|
О-*.) |
|
+ '"И. ЧО-Кз) ["L + M"L) |
(9.64)
Результаты расчета суммарного содержания водорода в наплавке для разных видов обработки порошкового наполнителя при различных толщине оболочки и грануляции наполнителя приведены в таблице 9.3.
Как свидетельствуют данные табл. 9.3, используемый в качестве наполнителя электрода порошок лигатуры содержит значительное количество растворенного и адсорбированного
на поверхности водорода, [Я] ~3,479см3/100ги “0,000711
см3/см2. Это является основной причиной высокой суммарной концентрации растворенного в наплавке водорода [Я]г - 1,4346 см3/100 г (см. табл. 9.3). Отжиг порошка при 500 °С в вакууме позволяет удалить из него часть адсорбированного
и растворенного водорода, oWj = 0,000421 см3/см2 и [Я] 0,8737 см3/100г. Это снижает количество водорода,
вносимого в сварочную ванну с поверхности и материалом порошка, [Н]да уменьшается от 0,4002 до 0,1891 см3/100 г и НЮ - от 0,68 до 0,54 см3/100 г, [Я]? = 1,0827 см3/100г(см. табл. 9.3). При повышении температуры отжига до 700 °С начинает интенсивно выделяться растворенный в сплаве водород, [Я] = 2,6 см3/100 г, что наглядно подтверждается кривыми выделения (см. рис. 9.5). Следовательно, отжигом порошка в вакууме при 700 ®С можно значительно снизить содержание в нем водорода и его количество в наплавленном металле.
Для проверки этого предположения произвели отжиг порошка в вакууме Р = 13,3 Па при 700 °С в течение 2 ч и определили содержание водорода в нем после хранения на воздухе в течение месяца.
Значение ["1. оказалось равным 0,26 см3/100 г, что снизило [Н]ш до 0,1656 см3/100 г и [Я]? до 0,708 см3/100 г (см. табл.9.3).
Дальнейшее снижение концентрации водорода в ванне возможно путем сокращения суммарной поверхности частиц порошкового наполнителя и адсорбированного на ней водорода. Как видно из табл. 9.2, на долю частиц размером менее 150 мкм приходится 52,2 % поверхности при их массе 30,4 г. Использование частиц размером более 150 мкм приводит к сокращению суммарной поверхности 100 г порошка до 2863 см2 вместо 4167 см2 (см. табл. 9.2). Это уменьшает количество водорода, вносимого в ванну с поверхностью порошка, [Я]щ до 0,14399 см3/100 г и общее содержание водорода в наплавке до 0,663 см3/100 г.
Таким образом, использование порошка лигатуры с частицами размером более 150 мкм с предварительным отжигом в вакууме при 700 °С позволяет получить в сварочной ванне концентрацию водорода ниже равновесной (0,69 см3/100 г) и исключить порообразование [ 190].
Как указывалось в работе [39] .суммарную концентрацию водорода в ванне можно сократить путем уменьшения объема водорода, вносимого с поверхностью оболочки электрода, и увеличения ее толщины. В данном случае с увеличением толщины оболочки до 0,4 и 0,5 мм концентрация водорода в ванне снижается до 0,618 и 0,574 см3/Ю0 г соответственно, что еще более уменьшает вероятность порообразования в наплавке.
Для экспериментального подтверждения результатов проведенной работы изготовили порошковый электрод с оболочкой толщиной 0,4 мм и наполнителем грануляцией более 150 мкм. Оболочку предварительно подвергли электрополированию, наполнитель - вакуумному отжигу (13,3 Па, 700 °С, 2 ч).
Исследование микроструктуры наплавки, полученной ручным аргонодуговым способом с присадкой изготовленным электродом, как и результаты гидростатического взвешивания, свидетельствует о полном отсутствии пор в наплавленном металле.
