ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Выявление оксидных включений в металле швов алюминиевых сплавов из "Лабораторный практикум по технологическим основам сварки и пайки " Алюминий активно взаимодействует с кислородом. Образующийся в результате оксид алюминия А12О3 покрывает поверхность металла прочной и плотной плёнкой. Предельная толщина плёнки, образующейся на поверхности алюминия в атмосфере воздуха при комнатной температуре, устанавливается через 7-14 дней и достигает 5-10 нм. [c.234] Важной характеристикой оксидной плёнки является её способность адсорбировать газы, особенно водяной пар, заставляя остаться оксидную плёнку вплоть до температуры плавления металла. [c.234] Отличаясь значительной механической прочностью, оксидная плёнка легко удерживается на поверхности жидкого металла силами поверхностного натяжения. Коэффициент температурного расширения оксидной плёнки почти в 3 раза меньше коэффициента расширения алюминия, поэтому при нагреве металла в оксидной плёнке образуются трещины. [c.234] Наличие оксидной плёнки на поверхности алюминия и его сплавов затрудняет процесс сварки она не расплавляется (из-за высокой температуры плавления) и покрывает металл прочной оболочкой, затрудняющей образование общей ванны. Кроме того, плотность оксидной плёнки составляет 3,85 г/см , что существенно выше плотности жидкого алюминия, поэтому при сварке поверхностная оксидная плёнка оседает на дно ванны и способна существенно засорять сварной шов. [c.234] Присутствие на поверхности электродной проволоки оксидной плёнки влияет на характер капельного переноса металла. При сварке в окислительной среде размер капель, переходящих с электрода, достигает большой величины, и. горение дуги протекает неустойчиво. [c.234] В связи с вышеуказанным должны быть приняты меры для разрушения и удаления плёнки и защиты металла от повторного окисления. [c.235] Из-за большой химической прочности соединения восстановление алюминия из его оксида в условиях сварки практически невозможно. Также не удаётся связать А12О3 в прочное соединение по реакции кислота + основание = соль . По этой причине действие флюсов, применяемых при сварке алюминия и его сплавов, основано на процессах разрушения (дробления) и смывания раздробленной оксидной плёнки расплавленным флюсом. [c.235] Флюсы и покрытия электродов для сварки алюминия и его сплавов построены однотипно. Основу флюсов составляют легкоплавкие смеси хлористых солей щелочных и щелочноземельных металлов, к которым добавляют небольшое количество фтористых соединений, активирующих действие флюсов. [c.235] Механизм действия флюсов заключается в следующем. В процессе нагрева металла благодаря различным коэффициентам теплового расширения металла и плёнки в последней образуются мельчайшие трещины. В трещины затекает расплавленный флюс, содержащий хлориды. В результате взаимодействия алюминия с флюсом образуется соединение А1С1з. Хлориды алюминия возгоняются при температуре 183 °С. Образующиеся в месте контакта с жидким металлом пары хлористого алюминия отрывают от его поверхности частицы плёнки, которые уносятся движущимся флюсом и частично в нём растворяются. [c.235] Благоприятное действие фторидов, содержащихся во флюсах, на повышение их активности можно объяснить тем, что фториды, растворяя оксид алюминия преимущественно по границам образующихся в плёнке трещин, обеспечивают доступ флюсов к жидкому металлу под пленкой, активизируя процесс её разрушения и удаления. [c.235] В условиях аргонодуговой сварки на обратной полярности возможно удаление оксидной плёнки за счёт катодного распыления. Катодное распыление обусловлено бомбардировкой поверхности катода положительно заряженными ионами. Благодаря относительно большим размерам положительно заряженные ионы при соударении отдают свою энергию поверхностным атомам, создавая благоприятные условия для их испарения. При этом первыми испаряются атомы поверхностных оксидных плёнок. [c.235] Выявление оксидных пленок в металле швов сопряжено с большими трудностями. В некоторых случаях пленки обнаруживаются визуально в виде явных несплавлений с обратной стороны шва. В ряде случаев наличие оксидных пленок удаётся установить на поперечных и продольных макрошлифах или микрошлифах. Значительно реже довольно большие по протяженности участки окисных пленок можно заметить на рентгеновских снимках. Во многих случаях пленки выявляются при разрушении металла. Участки с включениями окисных пленок в металле швов иногда обнаруживаются по потере герметичности. [c.236] Все названные методы не могут быть достаточно надежными и большей частью позволяют обнаружить оксидные пленки после разрушения соединений. [c.236] Непосредственное обнаружение оксидной пленки на шлифах сопряжено с большими трудностями, поскольку толщина оксидной пленки находится за пределами разрешающей способности оптических микроскопов. [c.236] Оксидная пленка в металле представляет некоторое инородное тело. Поэтому на границе пленка-металл неизбежно скопление различного рода дефектов в виде всевозможных несплошностей, по которым фактически выявляется присутствие оксидной пленки на шлифах. В зависимости от размера дефектов меняются условия, необходимые для их обнаружения. [c.236] Методика МАТИ, разработанная для обнаружения оксидных пленок на макрошлифах в сплаве АМгб, основана на более четком выявлении дефектов на границе пленка-металл. Принцип её заключается в следующем. При нагреве сплава АМгб до температуры 580 °С происходит практически полное его разупрочнение. [c.236] В связи с понижением прочности металла появляется возможность расширения несплошностей в пленке. Образование несплошностей на границах оксидных включений связано с дополнительным разложением остатков влаги, содержащейся в замешанной пленке, или же увеличением объема молекулярного водорода, накопленного в дефектах оксидной пленки, и повышением давления в несплошностях при нагреве. [c.236] Вернуться к основной статье