Automatic Welding, 2013, №02



2013 №02 (05)

2013 №02 (07)

---

«Автоматическая сварка», 2013, № 2, с. 32-37
 

ФЛЮСОВАЯ ДУГОВАЯ ПАЙКА АЛЮМИНИЯ С ОЦИНКОВАННОЙ СТАЛЬЮ

В. Ф. ХОРУНОВ, О. М. САБАДАШ

ИЭС им. Е. О. Патона НАНУ. 03680, г. Киев-150, ул. Боженко, 11, E-mail: office@paton.kiev.ua
 
 
Реферат
Работа посвящена исследованию процессов при флюсовой дуговой пайке на постоянном токе нахлесточных тонколистовых соединений алюминия с оцинкованной сталью. В экспериментах использовали алюминий АД1, оцинкованную сталь 08Ю и реактивный флюс солевой системы KF–AlF3–K2SiF6–KZnF3. Показано, что при пайке без прохождения припоя через дуговой промежуток реактивный флюс системы K–Al–SiF улучшает условия формирования нахлесточных соединений (смачивание, растекание и заполнение капиллярных зазоров алюминиево-кремниевым припоем) алюминия с оцинкованной сталью за счет быстрого разрушения пленки оксидов и образования слоев из легкоплавких металлических расплавов в месте пайки вследствие реакций флюса с паяемыми материалами. Установлено, что при пайке в условиях дугового нагрева скорость растекания припоя по оцинкованной стали примерно в 3 раза выше, чем по алюминию. Неравновесный угол смачивания на оцинкованной стали составляет 28...33, а на алюминии — 8...10^o. Приведены данные о структуре паяных соединений, составе отдельных фаз и химической неоднородности соединений. Согласно результатам микрорентгеноспектрального анализа на контактной границе со сталью образуется переходный слой переменного состава системы Al–Fe–Si толщиной 2...5 мкм, в котором присутствуют небольшие количества марганца (из стали) и цинка (из покрытия). Показано, что соединения сплава АД1 с оцинкованной сталью 08Ю, паянные алюминиево-кремниевым припоем, равнопрочны алюминиевому сплаву. Нахлесточные соединения допускают загиб на угол 180^o, а при многократном перегибе (5...6 раз) разрушение происходит по алюминию.
Библиогр. 23, табл. 2, рис. 5.
 
 
Ключевые слова: алюминий, оцинкованная сталь, дуговая пайка, реактивный флюс, растекание припоя, реакционный слой, паяные соединения


Поступила в редакцию 13.11.2012
Опубликовано: 24.01.2013

1. Ductility of interstitial-free steel under high strain rate tension: Experiments and macroscopic modeling with a physicallybased consideration / M. Kuroda, A. Uenishi, H. Yoshida, A. Igarashi // Int. J. Solids and Struct. — 2006. — 43. — P. 4465–4483.
2. Мондольфо Л. Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов: Пер. с англ. — М.: Металлургия, 1979. — 640 с.
3. Диаграммы состояния двойных металлических систем. Справочник в 3-х т. / Под общ. ред. Н. П. Лякишева. — М.: Машиностроение, 1997. — Т. 2 — 1024 с.
4. Han J. H., Ahn J. P., Shin M. C. Effect of interlayer thickness on shear deformation behaviour of AA5083 aluminum alloy/SS41 steel plates manufactured by explosive welding // J. Mat. Sci. — 2003. — 38. — P. 13–18.
5. Friction welding process of 5052 aluminium alloy to 304 stainless steel / S. Fukumoto, H. Tsubakino, K. Okita et al. // Mat. Sci. and Techn. — 1999. — 15. — P. 1080–1086.
6. Рябов В. Р., Рабкин Д. М. Сварка разнородных металлов и сплавов. — М.: Машиностроение, 1984. — 239 с.
7. Брукнер Й. Дуговая сварка стали с алюминием // Автомат. сварка. — 2003. — № 11. — С. 185–187.
8. Dissimilar material joining using laser (aluminum to steel using zinc-based filler wire) / A. Mathieua, R. Shabadib, A. Deschampsb et al. // Optics & Laser Technology. — 2007. — 39. — P. 652–661.
9. Gap-free fibre laser welding of Zn-coated steel on Al alloy for light-weight automotive applications / Hui-Chi Chen, A. J. Pinkerton, Lin Li et al. // Mater. and Design. — 2011. — 32. — P. 495–504.
10. The arc characteristics and metal transfer behaviour of cold metal transfer and its use in joining aluminium to zinc-coated steel / H. T. Zhanga, J. C. Feng, P. Heb et al. // Mater. Sci. and Eng. A. — 2009. — 499. — P. 111–113.
11. Interfacial microstructure and mechanical properties of aluminiumzinc-coated steel joints made by a modifild metal inert gas welding-brazing process / H. T. Zhang, J. C. Feng, P. He, H. Hack // Materials Characterization. — 2007. — 58. — P. 588–592.
12. Dissimilar metal joining of steel to aluminum using the arc heat source / Y. Kim, K. Park, Y. Kim, S. Kim // Mater. Sci. Forum Vols. — 2012. — 706-709. — P. 2974–2979.
13. Laser brazing of a steel/aluminium assembly with hot filler wire (88% Al, 12% Si) / A. Mathieu, S. Pontevicci, Jean Claude Viala et al. // Mater. Sci. and Eng. A. — 2006. — 435-436. — P. 19–28.
14. Dissimilar metal joining of aluminum to steel by MIG arc brazing using flux cored wire / M. Taichi, N. Kazuhiro, H. Tong, U. Masao // ISIJ International. — 2003. — 43, № 10. — P. 1596–1602.
15. Plasma arc brazing: a low-energy joining technique for sheet metal / U. Draugelates, B. Bouaifi, A. Helmich et al. // Welding J. — 2002. — 81, № 3. — P. 38–42.
16. Siewert T., Samardzic I., Klaric S. Application of an on-line weld monitoring system // 1st Intern. conf. on advanced technologies for developing countries, Slavonski Brod, Croatia, Sept. 12–14, 2002. — P. 1–6.
17. Кинетика растекания алюминия на железе / В. Н. Еременко, Н. Д. Лесник, Т. С. Пестун, В. Р. Рябов // Физическая химия поверхностных явлений в расплавах. — Киев: Наук. думка, 1971. — С. 203–206.
18. О кинетике растекания алюмокремниевых расплавов по железу / В. Н. Еременко, Н. Д. Лесник, Т. С. Пестун, В. Р. Рябов // Смачиваемость и поверхностные свойства расплавов и твердых тел. — Киев: Наук. думка, 1972. — С. 39–41.
19. Khorunov V. F., Sabadash O. M., Andreiko A. A. Investigation of fusibility and chemical interaction in the K, Al, Si/F salt system fluxes for high-temperature brazing of aluminium // Intern. conf. «Brazing, high temperature brazing and diffusion welding». — Aachen, Germany, May, 1998. — P. 200–202.
20. Сабадаш О. М., Хорунов В. Ф. Материалы и технология флюсовой пайки алюминия и алюминия с нержавеющей сталью // Автомат. сварка. — 2005. — № 8. — С. 69–74.
21. Хорунов В. Ф., Сабадаш О. М. Реактивный фторидный флюс для пайки алюминия и разнородных соединений // Адгезия расплавов и пайка материалов. — 2006. — Вып. 39. — С. 68–75.
22. Сабадаш О. М., Хорунов В. Ф. Реактивный флюс для пайки алюминия // Докл. 2-го науч.-техн. Семинара «Сварка и родственные процессы в промышленности», 17 апр. 2007, г. Киев. — Киев: Екотехнологія, 2007. — С. 48–49.
23. Новые литейные сплавы. Цинковистые силумины / А. А. Бочвар, З. Н. Свидерская, Н. И. Рытвин и др. — М.: ЦИИН ЦМ СССР, 1947. — 108 с.