Рисунок 1.43 - Система Fe - Al - Ti (5%), 800?С, х 50

Рисунок 1.44 - Система Fe - Al - Ti (5%), 900?С, х 50

Анализ микроструктуры показал, что для системы Fe-Al-Ti с содержанием до 5% титана, характерен не равномерный рост интерметаллида, в виде «языков» врастающих в стальную подложку (рис. 1.43, 1.44).

Анализ микроструктуры показал, что увеличение температуры до 900?С приводит к пористости интерметаллидной прослойки. Природа образования этих пор еще не выявлена. Тем не менее, это дает основание проводить дальнейшие исследования образцов полученных при температуре 800?С.

Стабильное смачивание стальной подложки алюминиевым сплавом с содержанием титана 2,5% (вес.) наблюдается, начиная с температуры 800°С. Причем с увеличением времени выдержки и температуры процесса, значение площади растекания и толщины интерметаллидной прослойки увеличиваются (табл. 1.14, рис. 1.45, 1.46).

Особенностью взаимодействия в рассматриваемой системе является то, что припой находится в твердожидком состоянии во всем интервале времени процесса.



Таблица 1.14 - Влияние температуры и времени выдержки на характеристики смачивания и толщину прослойки в системе Fe - Al - Ti (2.5%, вес.)

Сплав	Температура, єС	Время, мин.	Результаты измерений
			Площадь растекания, мм2	Толщина интерметаллида, мкм	Угол смачивания, град.
Al + Ti (2,5%)	Смачивания и растекания при температуре 700єС нет
	800	1	60,2	112	15,4
		2	66,1	124	13,7
		5	71,5	209	12,5
		10	90,7	177	9,6
	900	1	123,2	159	7,1
		2	124,2	191	7,0
		5	125,9	233	6,6
		10	134,6	318	4,7

Рисунок 1.45 - Зависимость площади растекания сплава Al+Ti (2,5%, вес.) по стали от температуры и времени выдержки

Рисунок 1.46 - Зависимость толщины интерметаллидной прослойки от температуры и времени выдержки в системе Fe-Al-Тi (2,5%)

Из графиков рисунка 1.45 видно, что при температуре процесса 900?С, значение толщины прослойки на порядок выше значений при температуре 800?С. Однако при температуре 800?С зависимость толщины от времени нестабильно, в отличие от температуры 900?С, для которой характерно постепенное нарастание прослойки по истечении времени. Возможно это объясняется тем, что при данной температуре система не стабильна и сплав находится в твердо - жидком состоянии.



Таблица 1.15 - Зависимость микротвердости поперечного сечения образцов системы Fe-Al-Тi (2,5%), от времени выдержки при температуре процесса 800?С

Al-Ti(2.5%)-Fe 1 мин	45.2	39.45	40.1	616.5	588	133
Al-Ti(2.5%)-Fe 10 мин		48.0	40.8	588	645	133

Рисунок 1.47 - График зависимости микротвердости от времени выдержки, в системе Fe - Al - Ti (2,5%), при 800?С

Из графика, представленного на рисунке 1.47 видно, что увеличение времени выдержки не происходит существенного изменения твердости, следовательно, и фазового состава прослойки.

Рисунок 1.48 - Система Fe - Al - Ti (2,5%), 800?С, х 50

Рисунок 1.49 - Система Fe - Al - Ti (2,5%), 900?С, х 50

Анализ микроструктуры показал, что увеличение температуры до 900?С приводит к пористости интерметаллидной прослойки. Природа образования этих пор еще не выявлена. Тем не менее, это дает основание проводить дальнейшие исследования образцов полученных при температуре 800?С.

1.5.5 Результаты исследования процессов взаимодействия в системе Fe-Al-Mg

Результаты исследований показали, что сплав алюминия с добавлением магния не смачивает поверхность стальной подложки во всем интервале температур, при различном времени выдержки, вследствие образования прочной оксидной пленки на поверхности капли, которая препятствует ее растеканию.



1.5.6 Выводы и рекомендации

При использовании в качестве покрытия алюминиевого сплава системы Al - Cu, рекомендуемый состав сплава 95%Al Cu5%, для которого оптимальным режимом процесса, при котором обеспечивается прослойка интерметаллида с лучшими характеристиками, является:

время выдержки от 5 до 10 мин, при котором происходит полное растворение капли припоя и изменение состава интерметаллидной прослойки, вследствие откола не наблюдается;

температура процесса 800?С, что соответствует температуре начала стабильного смачивания.

При использовании в качестве покрытия алюминиевого сплава с содержанием Mn 1% (вес.) рекомендуется процесс вести на режимах, при которых обеспечивается минимальная толщина прослойки интерметаллида:

время выдержки не должно превышать 2 мин, так как при дальнейшей выдержке происходит интенсивный рост интерметаллидной прослойки;

температур процесса 800-820?С, что соответствует температуре начала стабильного смачивания.

При использовании в качестве покрытия алюминиевого сплава системы Al - Si, рекомендуемое содержание кремния в сплаве от 3 до 6%, для которого оптимальным режимом процесса, при которых обеспечивается прослойка интерметаллида с лучшими характеристиками, является:

время выдержки не должно превышать 5 мин, так как при дальнейшей выдержке происходит интенсивный рост прослойки, а так же возникает эффект дисмачивания;

температуре процесса 800?С, что соответствует температуре начала стабильного смачивания.

При использовании в качестве покрытия алюминиевого сплава системы Al - Тi, рекомендуемый состав сплава 95%Al Тi5%, для которого оптимальным режимом процесса, при которых обеспечивается прослойка интерметаллида с лучшими механическими характеристиками, является:

время выдержки от 10 мин, что позволит получить интерметаллид богатый железом;

температура процесса 800?С, что соответствует температуре начала стабильного смачивания.

Полученные результаты показали, что использование Zn в качестве легирующего компонента для повышения качества алюминиевых покрытий методом лужения, погружения не эффективно.

Результаты исследований показали, что сплав алюминия с добавлением магния не смачивает поверхность стальной подложки во всем интервале температур, при различном времени выдержки, вследствие образования прочной оксидной пленки на поверхности капли, которая препятствует ее растеканию.

1.6 Задачи дипломной работы

Литературные данные, а так же результаты ранее проведенных исследований по вопросу кинетики образования и роста химических соединений между Fe, Al и третьим компонентом скудны, и поэтому стало необходимым проведение дополнительных исследований по изучению кинетики и выяснения механизма растекания алюминия и его сплавов по стали в различном интервале температур.

Для повышения качества алюминиевых покрытий путем изучения поверхностных и объемных взаимодействий в системе железо - алюминиевый сплав необходимо решить следующие задачи:

Разработать методику исследования поверхностных и объемных процессов, протекающих при взаимодействии алюминиевых сплавов с железом;

Разработать экспериментальную установку для проведения исследования;

Исследовать влияние режимов пайки (температура, время) и химического состава алюминиевого сплава (Ni, Zr, Co, Zn) на поверхностные и объемные процессы взаимодействия в системе железо - алюминиевый сплав;

Провести анализ результатов исследования и дать рекомендации;

Рассчитать экономическую эффективность проекта;

Обеспечить безопасность и экологичность объекта дипломного проекта;

Провести патентные исследования, для выявления возможности и обеспечения охраноспособности полученных технических решений.



2. Методика исследований

2.1 Выбор выходных параметров образцов и методы их определения

С целью исследования процессов, протекающих при взаимодействии алюминиевых сплавов с железом, была разработана методика исследования, заключающаяся в изучении процессов смачивания (изменение площади растекания S, и краевого угла и) стального образца сплавом на основе алюминия с введенными легирующими добавками, при различных режимах процесса, а также исследование структуры (толщина интерметаллидной прослойки) и состава, образующейся в результате этого взаимодействия, диффузионной зоны (химический состав, микротвердость).

2.2 Оценка смачивания и растекания

Оценку смачивания проводили в соответствии с ГОСТ 23904-79. Согласно которому на образец, представляющий собой пластину, вырезанную из стального листа марки Ст3, толщиной ?=2 мм, размерами 40?40 мм, укладывали навески припоя (табл. 2.2), объемом V = 64 мм3, массой m = 0,173 г (см. рис.2.1), и выдерживали при определенной температуре в течение заданного времени.

Рисунок 2.1 - Образец для исследования смачивания

Таблица 2.1 - Химический состав стали марки Ст3, в % масс.

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu	As
0.14-0.22	0,05-0,17	0.4-0.65	до 0.3	до 0.05	до 0.04	до 0.3	до 0.3	до 0.08



Таблица 2.2 - Исследуемые системы алюминиевых сплавов

Система	Сплавы
Al	99,9% Al
Al-Ni	98% Al, 2% Ni
Al-Zr	1) 99% Al, 1% Zr; 2)95% Al, 5% Zr
Al-Co	1) 98% Al, 2% Co; 2) 85% Al, 15% Co
Al-Zn	1) 90% Al, 10% Zn; 2) 80% Al, 20% Zn

Зависимость площади растекания того или иного сплава-припоя определяли при температурах 600, 700, 800, 900°С, время выдержки при всех температурах составляла 1, 2, 5, 10 мин.

Исследование растекания образцов при температуре процесса 600, 700 ?С производились в вертикальной муфельной печи сопротивлением МП2УМ, оснащенной потенциометром группы ХА с термопарой, спай которой устанавливается непосредственно на образце (см. рис. 2.2). Исследования растекания при более высоких температурах проводились в горизонтальной муфельной печи сопротивлением СНОЛ-1,6.2.5.1/11-М1, оснащенной потенциометром группы ХА с термопарой, спай которой устанавливается непосредственно на образце .

Таблица 2.3 - Технические характеристики муфельной печи сопротивления МП-2УМ

Наименование характеристики	Значения характеристики
Диапазон регулируемых температур внутри муфеля, ?С	от 400 до 900
Вид нагревателей	закрытый
Терморегулирование	ручное - 9 положений
Объем рабочей камеры, л	7,5
Мощность, кВт	2,4
Напряжение питания , В/Гц	220/50
Габаритные размеры, мм	425х390х530
Масса, кг	28



Таблица 2.4 - Технические характеристики печи СНОЛ-1,6.2.5.1/11-М1

Наименование характеристики	Значения характеристики
Максимальная температура, ?С	1150
Тип нагревателей	Открытый
Мощность, кВт	4
Напряжение питания, В	220
Габаритные размеры камеры, мм	200Ч300Ч180
Масса, кг	55

2.3 Измерение площади растекания

Оценка смачивания стальных образцов исследуемыми сплавами осуществлялась измерением площади растекания и краевого угла смачивания. Для измерения площади растекания использовался способ, заключающийся в фотографировании капли растекшегося припоя, передачи изображения в персональный компьютер и дальнейшей его обработки с помощью специальных программ. Последовательность действий по измерению площади приведена в таблице 2.5.

Таблица 2.5 - Методика измерения площади растекания

Программа работы	Иллюстрации
1. Сфотографировать образец, площадь которого необходимо измерить, и передать изображение в ПК. 2. Открыть файл через программу просмотра изображений.
3. Запустить программу Universal Desktop Ruler и настроить масштаб. Для этого в открывшемся меню выбираем пункт «Настройка масштаба».
4. Для настройки масштаба необходимо обозначить участок на фотографии и задать соответствующее этому расстоянию значение. Нажимаем ОК, настройка площади закончена.
5. Открываем правой кнопкой мыши контекстное меню программы Universal Desktop Ruler. 6. Выбираем в появившемся окне пункт «Площадь + Периметр».
7. Обводим периметр капли. Точность измерений зависит от точности повторения контура капли.
8. Кликаем правой кнопкой мыши, после того как обвели контур, и появится окно с показаниями измерений.

2.4 Измерение краевого угла смачивания

Краевой угол смачивания определялся в соответствии с ГОСТ 23904-79.

Рисунок 2.4 - Схема определения краевого угла смачивания

Вычисление краевого угла смачивания (и1) для каждой капли следует проводить по формуле (1).

где илев и иправ - измеренные значения краевого угла смачивания с левой и правой сторон соответственно.

Краевой угол для данного сочетания «припой - паяемый материал» (иср) определяется по формуле (2.2).

где и1 и2,… иn - значения краевого угла смачивания для каждой капли;

n - число образцов.

Значение краевого угла смачивания при массе припоя до 0,2 г допускается определять по параметрам капли припоя на образце по формуле (2.3).

где: h - высота капли припоя;

V - объем капли.

Все показания будут записываются в сводную таблицу результатов эксперимента, и на их основании строятся графики и диаграммы.

2.5 Изготовление микрошлифов

Микрошлифы для исследования структуры изготавливали из образцов, на которых наблюдалось смачивание и растекание. Микрошлифы изготавливали из центральной части образцов вырезанных металлорежущим инструментом.

После образцы подвергались абразивной обработке. Для шлифования применялась абразивная бумага с размерами зерен от 600 до 2500 единиц. В процессе шлифования образцов, при переходе от крупнозернистого абразива к мелкозернистому, проводилась тщательная отчистка образца с тем, чтобы исключить возможность переноса частиц более крупного абразива; при каждом переходе направление шлифования меняется на 90°; шлифование на данном абразиве считается законченным, когда на обрабатываемой поверхности не остается рисок от предыдущего абразива. Во время обработки производился контроль образцов от перегрева.

Следующим этапом обработки являлась полировка. Полирование принципиально не отличается от шлифования, оно производится на дисках, обтянутых сукном, фетром или бархатом. В качестве абразивного материала использовали окись алюминия или хрома, которые подавались в виде водной суспензии (5 ... 15 г абразива на 1 л воды), полученной после отстоя более крупных фракций.

Неотъемлемым этапом подготовки образцов к исследованию микроструктуры является химическая обработка или травление.

Для химической обработки применяли следующие растворы кислот:

для стали - 3-5% р-р азотной кислоты в спирте;

для алюминиевого сплава - 40% плавиковая кислота, 20% азотная кислота, 40% вода.

для интерметаллидной прослойки - 1 мл плавиковой кислоты, 1,5 мл соляной кислоты, 2,5мл серной кислоты, 95 мл воды.

2.6 Исследование микроструктуры

Для выявления особенностей образования и роста прослоек химических соединений в рассматриваемых системах провели исследования микроструктуры, поперечных шлифов, вырезанных через центральную часть растекшейся капли припоя. При металлографическом анализе исследована граница «сталь - алюминиевый сплав» с целью определения наличия и толщины интерметаллидных прослоек, характерных особенностей их структуры.

Исследование микроструктуры осуществляли на оптическом металлографическом микроскопе МИМ-8 (рис. 2.5), оснащенным современным цифровым фотоаппаратом с разрешением матрицы не менее 3,2 мегапикселей и с функцией оптического увеличения. В этом случае системы фокусировки изображения фотоаппарата достаточно для того, чтобы обеспечить сопряжение его оптической системы с оптической системой микроскопа без использования каких либо дополнительных переходных устройств.

Для определения реального увеличения полученных цифровых фотографий при проведении количественных исследований (определение величины зерна, глубины диффузионного слоя, толщины интерметаллидных прослоек и др.) использовали объект-микрометр (рис. 2.6), входящий в комплектацию микроскопа МИМ-8, который фотографировали вместе с исследуемыми образцами с текущими настройками фотоаппарата и микроскопа и затем использовали для оценки реального увеличения.

Рисунок 2.6 - Объект-микрометр, цена деления 10 мкм

Таблица 2.6 - Технические характеристики металлографического микроскопа МИМ-8

Наименование характеристики	Значения характеристики
Увеличение микроскопа, крат	от 20 до 2000
Диапазон перемещения столика
в продольном направлении, мм	от 0 до 15
в поперечном направлении, мм	от 20 до 35
Диапазон вращения столика, град.	от 0 до 360
Шаг сканирования, мкм	1, 2, 4, 8, 10, 20, 40, 60, 80, 100, 200, 400, 600, 800
Габаритные размеры микроскопа, мм	1780х780х1250
Масса микроскопа, кг	300

В результате использования отечественного микроскопа МИМ-8 появилась возможность получать качественные цифровые изображения микроструктур образующихся соединений.

2.7 Измерение микротвердости

Цель измерения микротвердости состоит в определении твердости отдельных зерен, фаз и структурных составляющих соединения, кроме того, микротвердость измеряют для характеристики свойств очень малых по размерам элементов, например различных включений.

Для исследования микротвердости прибегают к способу вдавливания (вдавливанием наконечника) который характеризует сопротивление пластической деформации. Твердость может быть измерена двумя методами. Первый метод основан на измерении размеров восстановленного отпечатка после снятия нагрузки с индентора, второй - по методу невосстановленного отпечатка, когда фиксируется нагрузка и глубина вдавливания индентора в поверхность образца.

В практике исследований микротвердости чаще всего применяют прибор ПМТ-3 как наиболее совершенный (рис. 2.7). Его используют для испытания материалов на твердость вдавливанием индентора под нагрузкой от 1 до 500 г (в нашем случае она составляла 50 г.). Величина прикладываемой нагрузки определяется свойствами материала, необходимой точностью измерения и качеством подготовки поверхности образца. В качестве индентора применена алмазная пирамида с квадратным основанием и углом при вершине между противолежащими гранями 136° (ГОСТ 9450), то есть, такой же как и в пирамиде для измерения твердости по Виккерсу, что облегчает пересчет показаний твердости.

Таблица 2.7 - Технические характеристики микротвердомера МПТ-3

Наименование характеристики	Значения характеристики
Увеличение микроскопа	130х, 500х, 800х
Индентор	Алмазная пирамида
Угол при вершине, град.	136
Острие при вершине не более, мк	1
Пределы нагрузок, г	1-500
Пределы измерения диагоналей (с объективом F=6,2), мм	0,05-0,25
Угол поворота предметного столика, град.	180
Пределы продольного и поперечного перемещения, мм	0 - 10
Цена деления шкалы микрометрической подачи, мм	0,01
Напряжение питающей сети, В	127/220
Габаритные размеры, мм	410х290х200
Масса, кг	21,6

Прибор снабжен двумя объективами для просмотра микрошлифа при увеличении в 478 и 135 раз. Окуляр увеличивает в 15 раз. Измерение окулярным микрометром на приборе ПМТ-3 можно вести с точностью до 0,15 мкм.

1 - ручка для перемещения предметного столика; 2 - шток с алмазной пирамидкой; 3 - груз штока с алмазной пирамидкой; 4 - ручка для приложения нагрузки; 5 - микрометрический винт; 6 - макрометрический винт; 7 - окулярный микрометр; 8 - штатив вертикального микроскопа с тубусом; 9 - опакиллюминатор; 10 - юстировочные винты; 11 - объектив; 12 - предметный столик; 13 - винты для перемещения предметного столика

Рисунок 2.7 - Схема прибора ПМТ-3 для измерения микротвердости

На результаты исследования микротвердости значительное влияние оказывает состояние измеряемой поверхности материала: чем меньше нагрузка для вдавливания, тем более тщательно должна быть подготовлена исследуемая поверхность - она должна представлять собой полированную горизонтальную площадку. В ряде случаев поверхность образца подвергают травлению.

Для работы использовались подготовленные (шлифованные и полированные, при необходимости подвергнутые травлению) образцы.

Подготовленные образцы (микрошлифы) устанавливались на столе 12 таким образом, чтобы исследуемая поверхность была параллельна плоскости столика и обращена вверх. Для обеспечения необходимой параллельности использовали специальный ручной пресс, входящих в комплектацию твердомера.

Установленный микрошлиф (образец) просматривают через окуляр 7 , для перемещения микрошлифа и выбора на нем участка необходимого для измерения твердости используются два винта 13, с помощью которых предметный столик перемещается в двух перпендикулярных направлениях.

Выбранный для измерения участок разместить в середине поля зрения микроскопа, т.е. точно в вершине угла неподвижной сетки. Установить грузы 3.

Поворачивая с помощью ручки 1 столик 12 на 180? (от одного упора до другого) подвести выбранный участок образца под алмазную пирамиду 2.

Медленным поворотом ручки 4 (в течение 10-15 с.) приблизительно на 180? опустить шток с алмазной пирамидой так, чтобы алмаз коснулся образца.

В таком положении выдержать образец под нагрузкой в течение 5-10 с.

После чего, поворачивая ручку 4 в исходное положение, поднять шток с алмазом.

Поворачивая столик 12 на 180? вернуть образец в исходное положение под объектив микроскопа

Измерить диагонали отпечатка: вращением юстировочных винтов 10 подвести отпечаток к угольнику неподвижной сетки таким образом, чтобы вершина треугольника совпала с левым углом отпечатка, а пунктирные линии угольника совпали с гранями левой части отпечатка (рис 2.8, а).

Вращая микрометрический барабан окуляра подвести вершину треугольника подвижной сетки к противоположному углу отпечатка, тогда пунктирные линии подвижной сетки совместятся с гранями правой части отпечатка (рис. 2.8, б);

Рисунок 2.8 - Измерение диагонали отпечатка алмазной пирамидки

При таком положении сеток деления микроскопического барабанчика 7 указывают длину диагонали отпечатка (d1), затем поворачивая окуляр на 90?, определить также длину второй диагонали (d2).

Вычисляют среднюю длину диагонали по формуле:

Полученную величину переводят по таблице на число микротвердости. Числа твердости по Виккерсу в таблице вычислены по формуле:

где: d - средняя диагональ отпечатка, в м или мм;

б - пространственный угол в вершине;

Р - нормальная нагрузка, приложенная к алмазному наконечнику, в Н или кг.

Указанные измерения полученного отпечатка провести не менее 2-3 раз при работе с каждым образцом.

Измерения твердости проводятся различных зон паяного шва, диффузионной зоны, имеющихся прослоек и отдельных фаз. Расстояние между соседними точками измерения твердости должно быть не менее трех диаметров ближайшего отпечатка.

Рисунок 2.9 - Схема измерения твердости паяного шва (точки измерения условно приближены друг к другу)

На основании полученных данных для каждого из образцов строились кривые распределения микротвердости по сечению паяного шва, с целью сравнительного анализа.

3. Результаты исследований поверхностных и объемных взаимодействий стали с алюминиевыми сплавами

3.1 Результаты исследования процессов взаимодействия в системе Fe -Al

В результате проведенных исследований установлено, что система Fe - Al характеризуется удовлетворительным смачиванием (и<90°), высокой скоростью растекания и значительной адгезией алюминия к железу. Следует отметить, что для закристаллизовавшихся капель, имеющих неровную поверхность, характерно наличие «кратера» в центре (рис. 3.1).

Рисунок 3.1 - Характер смачивания железа алюминием (Т=800°С, ф=1 мин.)

Стабильное смачивание и растекание алюминия по стали начинается при температуре 800?С. При этом, механизм растекания чистого алюминия по железу можно представить следующим образом. При соприкосновении железа с расплавленным алюминием последний адсорбируется на поверхности железа, затем в зоне контакта протекает взаимная диффузия, и образуются диффузионные слои. В результате на контактной границе появляется слой промежуточных фаз - интерметаллидов, изменяются свойства расплава, что приводит к прекращению растекания и изменению формы капли. Это подтверждают результаты исследования кинетики смачивания, в соответствии с которыми увеличение времени выдержки не приводит к существенному изменению площади растекания алюминия по железу, но при этом толщина слоя интерметаллида увеличивается (табл. 3.1, рис. 3.3, 3.4).

Рисунок 3.2 - Влияние времени выдержки на растекание алюминия по железу (Т=750°С)

Таблица 3.1 - Влияние температуры и времени выдержки на характеристики смачивания и толщину прослойки в системе Fe - Al

Сплав	Температура, єС	Время, мин.	Результаты измерений
			Площадь растекания, мм2	Угол смачивания, град.	Толщина прослойки, мкм
Al	800	1	158,8	6,85	215
		2	162,8	5,02	251
		5	146,8	6,36	264
		10	156,5	6,77	265
	900	1	179,5	6,08	332
		2	186,16	5,33	409
		5	175,04	5,43	542
		10	182,17	4,18	559

Из графиков рисунка 3.4 видно, что при температуре процесса 900?С, значение толщины прослойки на порядок выше значений при температуре 800?С. Так же для этой температуры характерен скачкообразный рост прослойки (при времени выдержки выше 2 минут), в отличие от более низкой температуры, для которой характерно постепенное, незначительное нарастание прослойки по истечении времени.

Рисунок 3.3 - Зависимость площади растекания алюминия по стали от температуры и времени выдержки

Рисунок 3.4 - Зависимость толщины интерметаллидной прослойки от температуры и времени выдержки в системе Fe - Al

Рисунок 3.5 - Влияние времени выдержки на структуру системы

Fe - Al, 800?С, x 50

Рисунок 3.6 - Влияние времени выдержки на структуру системы Fe - Al, 900?С, х 50

Рисунок 3.7 - Микроструктура системы Fe - Al, при Т = 900?С и ф = 10 мин, х 50

Анализ микроструктуры показал, что при взаимодействии алюминия со стальной подложкой в твердожидком состоянии, происходит взаимная диффузия с образованием и ростом «языков» интерметаллида преимущественно в сталь (рис 3.5). При увеличении температуры до 900?С, происходит изменение характера роста интерметаллида, при котором «языки» сглаживаются и образуется прослойка с относительно ровной границей раздела фаз (рис. 3.6).

Наблюдается образование вторичной прослойки интерметаллида толщиной 24 мкм., на границе со стальной подложкой, при режимах Т = 900?С и ф = 10 мин. (рис.3.7).

Таблица 3.2 - Зависимость микротвердости поперечного сечения образцов системы Fe - Al, от времени выдержки при температуре процесса 800?С

Система	Припой	Интерметаллид	Сталь
Al-Fe 1 мин	66.8	65.75	49.97	717	602.25	133
Al-Fe 10 мин	40.25	47.69	40.77	753	753	133

Рисунок 3.8 - График зависимости микротвердости от времени выдержки, в системе Fe - Al, при 800?С

Из графика рисунка 3.8, видно повышение микротвердости на границе интерметаллид - сталь при повышении времени выдержки до 10 минут.



3.2 Результаты исследования процессов взаимодействия в системе Fe-Al-Ni

Так же как и для чистого алюминия стабильное смачивание железа алюминиевым сплавом с содержанием никеля 2% (вес.) начинается при температурах выше 750єС. Несмотря на то, что при температуре 700єС происходит расплавление навески припоя и ее сфероидизация, смачивания не происходит, а краевой угол смачивания >90є.

При повышении температуры до 800єС обеспечивается стабильное смачивание, причем увеличение как температуры, так и времени выдержки не оказывают существенного влияния на площадь растекания и краевой угол смачивания (табл. 3.3, рис. 3.10), величины которых сходны с аналогичными для чистого алюминия. Однако оказывает влияние на кинетику роста интерметаллидной прослойки, а именно при температуре процесса 800?С, значение толщины прослойки на порядок выше значений при температуре 700?С. Для данной системы характерен скачкообразный рост толщины прослойки при времени выдержки выше 2 минут, во всем интервале температур (рис. 3.11).

Особенностью взаимодействия в рассматриваемой системе является то, что при температурах 900єС на межфазной границе образуется прослойка хрупкого интерметаллида, о чем свидетельствует откалывание капли припоя при охлаждении вследствие разностей температурных коэффициентов линейного расширения стальной подложки и капли припоя (рис. 3.9).

Рисунок 3.9 - Разрушение образца при охлаждении, Т=900єС, ф=1 мин



Таблица 3.3 - Влияние температуры и времени пайки на характеристики смачивания и толщину прослойки в системе Fe - Al - Ni (2%, вес.)

Сплав	Температура, єС	Время, мин.	Результаты измерений
			Площадь растекания, мм2	Угол смачивания, град.	Толщина прослойки, мкм
Al +Ni (2%)	700	1	125,9	11,87	72,8
		2	113,2	11,09	47,84
		5	122,1	9,76	79,04
		10	100,7	12,11	128,96
	800	1	136,0	7,1	83,2
		2	136,1	8,01	87,36
		5	107,0	11,78	143,52
		10	93,3	14,29	240
	900	1	144,4	6,88	64,48
		2	172,9	5,5	80,1
		5	148,7	9,19	114,4
		10	138,2	8,07	239,2

Рисунок 3.10 - Зависимость площади растекания алюминиевого сплава Al+Ni (2%) по стали от температуры и времени выдержки

Рисунок 3.11 - Зависимость толщины интерметаллидной прослойки от температуры и времени выдержки в системе Fe-Al-Ni (2%)

Рисунок 3.12 - Система Fe - Al - Ni (2%), 700?С, х 50

Рисунок 3.13 - Система Fe - Al - Ni (2%), 800?С, х 50

Рисунок 3.14 - Система Fe - Al - Ni (2%), 900?С, х 50

Анализ микроструктуры показал, что рост интерметаллида не равномерный, в виде «языков» врастающих в стальную подложку.

Таблица 3.4 - Зависимость микротвердости поперечного сечения образцов системы Fe - Al - Ni (2%), от времени выдержки при температуре 800?С

Система	Припой	Интерметаллид	Сталь
Al-Ni(2%)-Fe 1 мин	85,12	77,88	75,67	1144,44	1283,04	167,85
Al-Ni(2%)-Fe 10 мин	93,42	85,12	90,52	927	840,81	167,85

Рисунок 3.15 - График зависимости микротвердости от времени выдержки, в системе Fe - Al - Ni (2%), при 800?С

Из графика зависимости твердости покрытия от времени выдержки (рис. 3.12) видно, с увеличением времени выдержки твердость прослойки снижается, что противоречит первоначальным наблюдениям. Причиной этого явилась недостоверность данных микротвердости вследствие искажения диагоналей отпечатков, из-за хрупкого растрескивания интерметаллида при измерении.

3.3 Результаты исследования процессов взаимодействия в системе Fe-Al-Zr

Введение в алюминиевый сплав 0,1% циркония позволяет значительно повысить площадь растения. Увеличение температуры способствует увеличению площади растекания. При этом характеристики смачивания при температурах 800-900°С значительно превышают аналогичные показатели для чистого алюминия. Особенностью смачивания является уменьшение площади растекания при температуре 900°С (табл. 3.5, рис. 3.16), что позволяет предположить о наличии эффекта дисмачивания в рассматриваемой системе. При любом времени выдержки откола капель не наблюдалось.



Таблица 3.5 - Влияние температуры и времени пайки на характеристики смачивания и толщину прослойки в системе Fe - Al - Zr (0,1%, вес)

Сплав	Температура, єС	Время, мин.	Результаты измерений
			Площадь растекания, мм2	Угол смачивания, град.	Толщина прослойки, мкм
Al+Zr (0,1%)	700	1	96,0	13,43	47,84
		2	120,0	4,41	79,04
		5	115,2	5,47	79,04
		10	102,8	9,05	87,36
	800	1	114,5	12,62	120,64
		2	231,4	2,94	160,16
		5	331,3	2,3	199,68
		10	272,8	3,34	168,48
	900	1	162,7	4,15	176,8
		2	217,9	1,86	191,36
		5	237,6	2,48	247,52
		10	231,2	3,48	280,8

Рисунок 3.16 - Зависимость площади растекания алюминиевого сплава Al+Zr (0,1%) по стали от температуры и времени выдержки

Рисунок 3.17 - Зависимость толщины интерметаллидной прослойки от температуры и времени выдержки в системе Fe-Al-Zr (0,1%)

Из графика рисунка 3.17 видно, что при температурах процесса 800-900?С, значение толщины прослойки на порядок выше значений при температуре 700?С. Так же для этих температур характерен скачкообразный рост прослойки (при времени выдержки выше 2 минут), в отличие от более низкой температуры, для которой характерно постепенное, незначительное нарастание прослойки по истечении времени.

Рисунок 3.18 - Система Fe - Al - Zr (0,1%), 700?С, х 50

Рисунок 3.19 - Система Fe - Al - Zr (0,1%), 800?С, х 50

Рисунок 3.20 - Система Fe - Al - Zr (0,1%), 900?С, х 50

Анализ микроструктуры показал, что для системы Fe-Al-Zr с содержанием до 0,1% циркония, характерен не равномерный рост интерметаллида, в виде «языков» врастающих в стальную подложку. Повышение температуры до 800-900?С приводит к значительному увеличению интерметаллидной прослойки.

Таблица 3.6 - Зависимость микротвердости поперечного сечения образцов системы Fe - Al - Zr (0,1%), от времени выдержки при температуре 800?С

Система	Припой	Интерметаллид	Сталь
Al-Zr(0,1%)-Fe 1 мин	69,58	93,42	62,54	1283,04	1144,44	167,85
Al-Zr(0,1%)-Fe 10 мин	69,58	69,58	60,94	1891,83	1144,44	167,85

Рисунок 3.21 - График зависимости микротвердости от времени выдержки, в системе Fe - Al - Zr (0,1%), при 800?С

Из графика рисунка 3.21 наблюдается повышение микротвердости на границе интерметаллид-сталь при увеличении времени выдержки до 10 минут

Стабильное смачивание алюминиевого сплава с содержанием циркония 0,5% (вес.) наблюдается во всем интервале температур. С повышением содержания циркония до 0,5% характеристики растекания улучшаются. Особенностью данного сплава является то, что площадь растекания при температуре 800°С выше аналогичного показателя при 900°С (рис.3.22).

легирующий алюминий сталь сплав

Таблица 3.7 - Влияние температуры и времени пайки на характеристики смачивания и толщину прослойки в системе Fe - Al - Zr (0,5%, вес)

Сплав	Температура, єС	Время, мин.	Результаты измерений
			Площадь растекания, мм2	Угол смачивания, град.	Толщина прослойки, мкм
Al+Zr (0,5%)	700	1	207,4	2,18	47,84
		2	169,6	4,48	79,04
		5	179,9	4,19	79,04
		10	190,9	3,38	99,84
	800	1	253,2	2,99	104
		2	304,0	1,48	120,64
		5	399,7	1,56	168,48
		10	421,5	1,16	199,68
	900	1	174,4	5,31	160,16
		2	236,0	3,02	216,32
		5	255,1	1,88	280,8
		10	222,4	2,35	232,96

Рисунок 3.22 - Зависимость площади растекания алюминиевого сплава Al+Zr (0,5%) по стали от температуры и времени выдержки

Рисунок 3.23 - Зависимость толщины интерметаллидной прослойки от температуры и времени выдержки в системе Fe-Al-Zr (0,5%)

Рисунок 3.24 - Система Fe - Al - Zr (0,5%), 700?С, х 50

Рисунок 3.25 - Система Fe - Al - Zr (0,5%), 800?С, х 50

Рисунок 3.26 - Система Fe - Al - Zr (0,5%), 900?С, х 50

Процессы и кинематика смачивания железа алюминиевым сплавом с содержанием циркония 0,5% (вес.) аналогичны сплаву с содержанием 0,1% (вес.). Однако при температуре 900єС по линии спая образуется прослойка хрупкого интерметаллида с низкой адгезионной прочностью, о чем свидетельствует откалывание капли припоя (рис. 3.26 а, 3.26 б).

Таблица 3.8 - Зависимость микротвердости поперечного сечения образцов системы Fe - Al - Zr (0,5%), от времени выдержки при температуре 800?С

Система	Припой	Интерметаллид	Сталь
Al-Zr(0,5%)-Fe 1 мин	66,35	62,02	64,19	1027,14	840,81	167,85
Al-Zr(0,5%)-Fe 10 мин	75,67	73,55	71,52	1448,43	1648	167,85



Рисунок 3.27 - График зависимости микротвердости от времени выдержки, в системе Fe - Al - Zr (0,5%), при 800?С

С увеличением времени выдержки до 10 минут происходит значительное повышение микротвердости интерметаллида..

3.4 Результаты исследования процессов взаимодействия в системе Fe-Al-Co

При температуре 700°С и времени выдержки до 2 минут, не обеспечивается смачивание, что связано с более высокой температурой плавления сплава (рис. 3.28, 3.29). Величины площади растекания и краевого угла смачивания аналогичны с показателями для чистого алюминия.

Рисунок 3.28 - Откалывание капли припоя от стальной подложки

Рисунок 3.29 - Отсутствие смачивания стальной подложки сплавом Al+Co (2%, вес.), Т=700°С

Таблица 3.9 - Влияние температуры и времени пайки на характеристики смачивания и толщину прослойки в системе Fe - Al - Co (2%, вес)

Сплав	Температура, єС	Время, мин.	Результаты измерений
			Площадь растекания, мм2	Угол смачивания, град.	Толщина прослойки, мкм
Al+Co (2%)	700	1	42,3	44,68	112,32
		2	96,2	18,7	147,68
		5	133,8	10,95	307,69
		10	163,0	8,69	400
	800	1	86,4	19,16	151,84
		2	97,6	15,95	216,32
		5	85,3	24,5	369,23
		10	206,5	5,81	430,76
	900	1	129,4	9,72	228,8
		2	167,9	7,27	260
		5	219,0	6,44	615,38
		10	173,9	8,7	676,92

Рисунок 3.30 - Зависимость площади растекания алюминиевого сплава Al+Co (2%) по стали от температуры и времени выдержки

Рисунок 3.31 - Зависимость толщины интерметаллидной прослойки от температуры и времени выдержки в системе Fe-Al-Co (2%)

Рисунок 3.32 - Система Fe - Al - Co (2%), 700?С, х 50

Рисунок 3.33 - Система Fe - Al - Co (2%), 800?С, х 50

Рисунок 3.34 - Система Fe - Al - Co (2%), 900?С, х 50

Таблица 3.10 - Зависимость микротвердости поперечного сечения образцов системы Fe - Al - Co (2%), от времени выдержки при температуре 800?С

Система	Припой	Интерметаллид	Сталь
Al-Co(2%)-Fe 1 мин	59,41	71,52	62,54	1027,14	840,81	167,85
Al-Co(2%)-Fe 10 мин	52,55	59,41	62,54	1891,83	1891,83	167,85

Рисунок 3.35 - График зависимости микротвердости от времени выдержки, в системе Fe - Al - Co (2%), при 800?С

Стабильное смачивание железа алюминиевым сплавом с содержанием кобальта 15% (вес.) наблюдается, начиная с температуры 800°С. Характерным является то, что при любом времени выдержки откола капель, как в случае с 2%, не наблюдается. При этом с повышением содержания кобальта до 15% характеристики смачивания практически не изменяются.

Особенностью данного сплава является то, что, при температуре 700°С и времени выдержки до 5 минут, не обеспечивается стабильное смачивание, что связано с более высокой температурой плавления сплава (рис. 3.36).



Рисунок 3.36 - Отсутствие смачивания стальной подложки сплавом Al+Co (15%, вес.), Т=700°С

Таблица 3.11 - Влияние температуры и времени пайки на характеристики смачивания и толщину прослойки в системе Fe - Al - Co (15%, вес)

Сплав	Температура, єС	Время, мин.	Результаты измерений
			Площадь растекания, мм2	Угол смачивания, град.	Толщина прослойки, мкм
Al+Co (15%)	700	1	41,6	52,8	184,61
		2	32,9	56,4	246,15
		5	36,0	51,69	369,23
		10	76,4	24,3	461,53
	800	1	101,3	20,3	553,84
		2	122,3	12,54	584,61
		5	148,6	9,19	738,46
		10	136,8	9,71	784,61
	900	1	168,6	7,75	615,38
		2	157,2	8,96	707,69
		5	161,9	8,03	876,92
		10	238,0	3,47	969,23

Рисунок 3.37 - Зависимость площади растекания алюминиевого сплава Al+Co (15%) по стали от температуры и времени выдержки

Рисунок 3.38 - Зависимость толщины интерметаллидной прослойки от температуры и времени выдержки в системе Fe-Al-Co (15%)

Рисунок 3.39 - Система Fe - Al - Co (15%), 700?С, х 50

Рисунок 3.40 - Система Fe - Al - Co (15%), 800?С, х 50

Рисунок 3.41 - Система Fe - Al - Co (15%), 900?С, х 50

Анализ микроструктуры показал, что при взаимодействии алюминия со стальной подложкой в твердожидком состоянии, происходит взаимная диффузия с образованием и ростом «языков» интерметаллида преимущественно в сталь (рис 3.32, 3.39). При увеличении температуры до 900?С, происходит изменение характера роста интерметаллида, при котором «языки» сглаживаются и образуется прослойка с относительно ровной границей раздела фаз (рис. 3.34, 3.41).

Таблица 3.12 - Зависимость микротвердости поперечного сечения образцов системы Fe - Al - Co (15%), от времени выдержки при температуре 800?С

Система	Припой	Интерметаллид	Сталь
Al-Co(15%)-Fe 1 мин	67,71	52,55	87,76	1144,44	927	167,85
Al-Co(15%)-Fe 10 мин	60,94	59,41	62,54	1283,04	1010,75	167,85

Рисунок 3.42 - График зависимости микротвердости от времени выдержки, в системе Fe - Al - Co (15%), при 800?С

Из графика, представленного на рисунке 3.12 видно, что увеличение времени выдержки не приводит к существенному изменению твердости, следовательно, и фазового состава прослойки (табл. 3.42)

3.5 Результаты исследования процессов взаимодействия в системе Fe-Al-Zn

Введение цинка в алюминий является наиболее эффективным с точки зрения увеличения площади растекания. При содержании цинка 20% (вес.) стабильное смачивание обеспечивается при температурах, близких к температуре плавления - 650°С. Площадь растекания при температуре 700°С и выдержке в 10 минут составляла 624 мм2.

Однако, в связи с высокой упругостью паров цинка происходит его интенсивное испарение из сплава, вследствие чего наблюдается значительное нарушение сплошности растекшегося припоя, что привело к его раскрашиванию и не позволило провести измерение толщины и твердости интерметаллидной прослойки для системы Fe-Al-Zn 20% (вес.). Кроме того, отмечается эффект «отрыва» краев капли по слою интерметаллида при охлаждении, что не позволило определить краевой угол смачивания. При температурах процесса 800 и 900°С «отрыва» краев капель не наблюдается (рис. 3.43).

Рисунок 3.43 - Характер смачивания железа сплавом Al - Zn, ?=10 мин

Таблица 3.13 - Влияние температуры и времени пайки на характеристики смачивания и толщину прослойки в системе Fe - Al - Zn (20%, вес)

Сплав	Температура, єС	Время, мин.	Результаты измерений
			Площадь растекания, мм2	Угол смачивания, град.	Толщина прослойки, мкм
Al+Zn (20%)	650	1	354,03	-//-	-
		2	445,59	-//-	-
		5	482,19	-//-	-
		10	320,6	-//-	-
	700	1	481,33	-//-	-
		2	522,4	-//-	-
		5	526,2	-//-	-
		10	624,5	-//-	-
	800	1	509,33	-//-	-
		2	485,66	-//-	-
		5	495,33	-//-	-
		10	505,66	-//-	-
	900	1	443,6	-//-	-
		2	435,23	-//-	-
		5	451,33	-//-	-
		10	493,16	-//-	-

Примечание: * - оценка толщины прослойки невозможна, вследствие «откола» капли от подложки. ** - оценка краевого угла смачивания невозможна, вследствие «отрыва» краев капли от подложки.



Рисунок 3.44 - Зависимость площади растекания сплава Al+Zn (20%, вес.) по стали от температуры и времени выдержки

При содержании цинка 10% (вес.) стабильное смачивание обеспечивается при температурах, близких к температуре 700°С. Максимальная площадь растекания обеспечивается при 800°С.

Таблица 3.14 - Влияние температуры и времени пайки на характеристики смачивания и толщину прослойки в системе Fe - Al - Zn (10%, вес)

Сплав	Температура, єС	Время, мин.	Результаты измерений
			Площадь растекания, мм2	Угол смачивания, град.	Толщина прослойки, мкм
Al+Zn (10%)	650	1	354,03	-//-	-
		2	445,59	-//-	-
		5	482,19	-//-	-
		10	320,6	-//-	-
	700	1	481,33	-//-	-
		2	522,4	-//-	-
		5	526,2	-//-	-
		10	624,5	-//-	-
	800	1	509,33	-//-	-
		2	485,66	-//-	-
		5	495,33	-//-	-
		10	505,66	-//-	-
	900	1	443,6	-//-	-
		2	435,23	-//-	-
		5	451,33	-//-	-
		10	493,16	-//-	-

Примечание: * - оценка краевого угла смачивания невозможна, вследствие «отрыва» краев капли от подложки.

Рисунок 3.45 - Зависимость площади растекания сплава Al+Zn (10%, вес.) по стали от температуры и времени выдержки

Рисунок 3.46 - Зависимость толщины интерметаллидной прослойки от температуры и времени выдержки в системе Fe-Al-Zn (10%)

Как видно из графиков зависимости толщины прослойки от режимов процесса (рис. 3.46), значение толщины колеблется в различных пределах. Получение реальных размеров затруднено вследствие раскрашивания прослойки.

Анализ микроструктуры показал, что образующийся слой интерметаллида имеет пористость во всем интервале температур и времени. При температуре процесса 900°С и времени выдержки 10 мин наблюдается образование второй прослойки на границе со стальной подложкой.

Рисунок 3.47 - Система Fe - Al - Zn (10%), 800?С, х 50

Рисунок 3.48 - Система Fe - Al - Zn (10%), 800?С, х 50

3.8 Выводы и рекомендации

При использовании в качестве покрытия чистого алюминия рекомендуется процесс вести на режимах, при которых обеспечивается минимальная толщина прослойки интерметаллида:

время выдержки не должно превышать 2 мин, так как при дальнейшей выдержке происходит интенсивный рост интерметаллидной прослойки;

температура процесса 780-800?С, что соответствует температуре начала стабильного смачивания.

При использовании в качестве покрытия алюминиевого сплава с содержанием Ni 2% (вес.) рекомендуется процесс вести на режимах, при которых обеспечивается минимальная толщина прослойки интерметаллида:

время выдержки не должно превышать 2 мин, так как при дальнейшей выдержке происходит интенсивный рост интерметаллидной прослойки;

температур процесса 800-820?С, что соответствует температуре начала стабильного смачивания.

При использовании в качестве покрытия алюминиевого сплава системы Al - Zr, рекомендуемый состав сплава 95%Al Cu5%, для которого оптимальным режимом процесса, при котором обеспечивается прослойка интерметаллида с лучшими характеристиками, является:

время выдержки от 5 до 10 мин, при котором происходит полное растворение капли припоя и изменение состава интерметаллидной прослойки, вследствие откола не наблюдается;

температура процесса 800?С, что соответствует температуре начала стабильного смачивания.

При использовании в качестве покрытия алюминиевого сплава системы Al - Co, рекомендуемое содержание кремния в сплаве от 3 до 6%, для которого оптимальным режимом процесса, при которых обеспечивается прослойка интерметаллида с лучшими характеристиками, является:

время выдержки не должно превышать 5 мин, так как при дальнейшей выдержке происходит интенсивный рост прослойки, а так же возникает эффект дисмачивания;

температуре процесса 800?С, что соответствует температуре начала стабильного смачивания.

Полученные результаты показали, что использование Zn в качестве легирующего компонента для повышения качества алюминиевых покрытий методом лужения, погружения не эффективно.

4. Технология алитирования методом погружения

4.1 Типовой технологический процесс алитирования методом погружения

В данном разделе будет описана технология алитирования промышленной стальной ленты марки 08кп, поставляемого в рулонах ГОСТ 9045 - 93.

Процесс алитирования стальной ленты предлагается выполнять на специальной конвейерной линии схема, которой приведена на рисунке 4.1.

Представленная линия включает в себя все операции по изготовлению алитированных листов из рулонной стали, основными из которых являются:

1) установка;

2) подготовка;

3) алитирование;

4) резка;

5) контроль.

4.1.1 Установка катушки с лентой

Установка катушки осуществляется в устройство подачи ленты, с помощью специальной кран-балки. Базирование производят на роликовые опоры, затем фиксируют осевым вращателем.

После снятия транспортировочных креплений, конец стальной ленты подают на следующую операцию по подготовке ленты к дальнейшей обработке.

4.1.2 Подготовительная операция

Операция по подготовке ленты к алитированию заключается в удалении с ее поверхности загрязнений при транспортировке, остатков технологического масла и других прочих загрязнений. Данная операция производится с помощью туннельной моечной машины.

Туннельные установки основаны на принципе химического, механического и термического воздействия на деталь. Рабочий цикл представляет собой постоянное линейное перемещение ленты сквозь моечную установку с прохождением последовательных фаз обработки, либо с остановками для более тщательной обработки. Во время движения лента подвергаются интенсивному воздействию средств отчистки за счет высокого давления распыления.

Проходная моечная установка содержит стадии обработки: споласкивание, осушение, обезжиривание, обдув.

4.1.3 Алитирование

Процесс алитирования проходит на 3 участке конвейерной линии. Процесс включает в себя предварительный подогрев ленты до температуры 600°С, ее погружение в ванну с расплавленным алюминиевым сплавом, выдержку, удаление наплывов припоя и остатков флюса, при выходе облуженой ленты из ванны, охлаждение.

Время нахождения ленты в ванне зависит от необходимой степени насыщения ее поверхности алюминиевым сплавом. Температура расплава должна быть стабильной, так как ее повышение приводит к увеличению угара припоя, а понижение затрудняет процесс алитирования.

Рисунок 4.1 - Схема конвейерной линии для алитирования стальной ленты

Для получения качественного лужения необходимо удаление или предотвращение образования окислов на поверхности ванны, для этого создают слой флюса который необходимо периодически обновлять. Помимо этого в зоне алитирования необходимо создавать контролируемую атмосферу, за счет циркуляции инертных газов (аргона) или сухого азота.

Погружение ленты в ванну происходит через флюсовую подушку. Скорость перемещения ленты зависит от времени выдержки и длины ванны, а также некоторых технологических операций, таких как - резка, так как при ее выполнении необходима остановка перемещения ленты на время резки.

Удаление излишек припоя и остатков флюса производят вибрацией, обдувкой сжатым воздухом или механической вращающейся щеткой.

Затем алитированная лента поступает в зону охлаждения, в которой происходит ее постепенное охлаждение до температуры 30 - 50 °Сэ.

4.1.4 Резка

Резка алитированной ленты на листы осуществляется на гильотиновых ножницах.

4.1.5 Контроль

Для контроля качества алитирования применяют следующие виды контроля:

визуальный контроль поверхности ленты, применяется непосредственно при выходе ленты после технологических операций, при котором определяется цвет, блеск, шероховатость, наличие вздутий и неровностей (применяется ко всем листам);

измерительный контроль, при котором снимают замер толщины слоя покрытия, (выполняется выборочно);

испытания на коррозионную стойкость, проводят методом ускоренных испытаний в искусственно создаваемых коррозионных средах.

механические испытания, осуществляется для определения механических свойств соединения, сцепляемости покрытия с лентой, загибом на 90°, 180° или до излома.

4.2 Оборудование

В состав конвейерной линии для алитирования стальной ленты входят следующие оборудования:

4.2.1 Вращатель горизонтальный

Вращатель горизонтальный изготовлен по принципу сварочных вращателей для контовки и сварки крупногабаритных изделий.

Вращатель HTS - 6000 состоит из установленной неподвижно передней стойки с приводом вращения, подвижной задней стойки, установленной на рельсовый путь и шкафа управления, расположенного на раме передней стойки. Вращение планшайбы передней стойки осуществляется от электродвигателя постоянного тока через червячно-цилиндрический редуктор. Задняя стойка с выдвижной пинолью установлена на тележке, передвигаемой по рельсовому пути.

Рулон закрепляется к планшайбам с помощью крепежных устройств и приспособлений. Для крепления этих устройств и приспособлений на планшайбах вращателей имеются Т-образные пазы.

Таблица 4.1 - Технические характеристики горизонтального вращателя HTS - 6000

Наибольший крутящийся момент на оси вращения планшайбы, Н*м	6300
Наибольшая грузоподъемность, кг	6000
Число степеней свободы рабочего органа	1
Наибольший угол поворота планшайбы, градус	360
Частота вращения планшайбы, об/мин	0,1...6,3
Ход выдвижной пиноли бабки подвижной стойки, мм	1600
Высота от уровня пола до оси вращения планшайбы, мм	1100
Габаритные размеры (длина, ширина, высота), мм	5500х1950х2280
Масса вращателя, кг не более	2500

Таблица 4.2 - Технические характеристики электрооборудования

Род тока питающей сети	переменный, трехфазный
Частота тока, Гц (+2%)	50+1
Напряжение электропривода вращения планшайбы, В	380
Номинальная частота вращения вала электродвигателя вращения планшайбы, об/мин	1500
Мощность электродвигателя вращения планшайбы, кВт	1,5

4.2.2 Туннельная моечная машина

Туннельная моечная машина предназначена для удаления с поверхности обрабатываемых изделий стружки, СОЖ, технологического масла и прочих загрязнений.

Проходная моечная машина спроектирована для встраивания ее в различные технологические линии.

Рассматриваемая в данной курсовой работе автоматическая моечная линия, модель TU.Т.Т. 950/10/10/3, предназначена для обезжиривания стальной ленты, с дополнительными стадиями споласкивания горячей водой, обдува и осушения горячим воздухом.

Таблица 4.3 - Технические характеристики туннельных установок серии TU.Т.Т 950/10/10/3

Параметры	Измерения	Значения
Размеры обрабатываемого листа: - ширина - толщина - высота (гофры)	Мм Мм мм	1500 до 4 до 10
Температура раствора при обезжиривании	°C	50/60
Температура воды для споласкивания	°C	50/60
Температура воздуха для осушения	°C	90
Скорость подачи конвейера	м/мин	0,3 - 1,6
Мощность двигателя конвейера	кВт	1х0,37
Размер поперечного сечения туннеля	мм	1750х450
Объем резервуара ТМС для обезжиривания	л	1400
Мощность электрических нагревателей	кВт	25
Общая установленная мощность	кВт	37
Напряжение питания	В, Гц	380, 50
Габаритные размеры: - длина - ширина - высота - высота зоны загрузки/разгрузки над полом	Мм Мм Мм мм	4000 2200 2800 1100
Вес брутто	кг	1800

4.2.3 Печь-ванна для алитирования

Печь - ванна предназначена для передержки алюминия и его сплавов в жидком состоянии для осуществления процесса алитирования методом погружения стальной ленты.

Конструкция позволяет реализовать только процесс передержки сплава в жидком состоянии, поддерживая постоянную температуру ванны. Заливка жидкого металла производится из другой печи с помощью специальной системе дозировки. В установке предусмотрена система слива жидкого металла при остановке его работы. Футеровка и термоизоляция камеры печи многослойные, использованные материалы имеют разный химический состав и разные физические свойства - в зависимости от их места в печи. Нагревательная система, состоит из электрических нагревателей и газовых горелок с воздуходувками высокого давления. Печь может быть оборудована рекуператором, позволяющим вернуть часть теплоты из удаляемых в дымоотвод газов сгорания. Система управления и электрическая система служат для настройки и контроля рабочей температуры, механизмов привода двери печи, а также наклонного механизма.