Сварка сталей с алюминиевым покрытием
Нужен электромонтаж или электроизмерения? Звоните нам!
Сталь с покрытием из алюминия и алюминиевых сплавов представляет практический интерес как материал, сочетающий в себе высокие эксплуатационные и механические свойства: коррозионную стойкость, окалиностойкость, жаростойкость и прочность, твердость. Широкое распространение получила сталь с двусторонним алюмокремниевым покрытием. Основной областью ее применения является автомобилестроение, где она используется для изготовления глушителей.
Однако при сварке данной стали происходит замешивание алюминия и его оксида в металл шва, что приводит к формированию сварного соединения с очень низкими прочностными и пластическими свойствами по сравнению с основным металлом. Рафинирование сварочной ванны от алюминия в процессе сварки позволяет повысить механические свойства металла шва, однако это в значительной мере увеличивает трудоемкость процесса изготовления глушителей. Кроме того, после сварки возникает необходимость нанесения покрытия на зону сварного соединения для придания ему необходимых эксплуатационных свойств, что в данном случае практически невозможно реализовать с обратной стороны сварного соединения.
Для снижения трудоемкости сварки сталей с алюминиевым покрытием и улучшения механических и эксплуатационных свойств металла шва предложено использовать электродную сварочную проволоку системы никель-хром. Это обусловлено способностью никеля в больших количествах растворять железо, алюминий и кремний, что позволяет избежать нежелательного формирования хрупких интерметаллидных фаз. Кроме того, нихромы обладают высокой прочностью, жаропрочностью, жаростойкостью и коррозионной стойкостью. При этом легирование никель-хромовых сплавов кремнием и алюминием, попадающими в сварочную ванну при плавлении покрытия, положительно влияет на качество металла шва, поскольку оба элемента значительно повышают жаростойкость нихромов, а алюминий улучшает механические и технологические свойства никеля.
Для исследования процессов сварки заготовки труб диаметром 50 мм и толщиной 2 мм из стали с алюмокремниевым покрытием (5-7% кремния) толщиной 20 мкм собирали во вращателе сварочном без зазора. Сварку выполняли с применением сварочного аппарата в аргоне электродной проволокой Св-Х20Н80 (ГОСТ 10994-74) диаметром 1,2 мм и в углекислом газе проволокой Св-08Г2С (ГОСТ 2246-70) диаметром 1,2 мм. Напряжение составляло 18 В, сила тока 140 А, скорость сварки 0,21-0,84 м/мин, скорость подачи проволоки 1,28-2,87 м/мин.
Механические свойства сварных соединений определяли путем испытаний на статическое растяжение и статический изгиб плоских образцов и труб (ГОСТ 6996-66) и сплющивание (ГОСТ 8695-75).
Наряду с высокой прочностью и пластичностью, сварные соединения, полученные аргонодуговой сваркой никель-хромовой проволокой, обладают значительно большей жаростойкостью, чем соединения, полученные стальной проволокой. Как показали испытания на жаростойкость, после выдержки при 750 °С в течение 500 ч толщина шва в первом случае уменьшается на 0,05 — 0,19 мм, во втором — на 1,20 — 1,25 мм.
Таким образом, сварка сталей с алюмокремниевым покрытием в аргоне с применением никель-хромовой проволоки позволяет формировать металл шва однофазной структуры, состоящей из раствора железа, хрома, алюминия и кремния в никеле и высокими прочностными, пластическими свойствами и жаростойкостью, сравнимой с жаростойкостью основного металла.
Прочая и полезная информация