Modyfikacja warstwy wierzchniej stopów magnezu za pomocą metody GTAW

• Autorzy: Szafarska M. , Iwaszko J. , Kudła K.

Warianty tytułu

EN

Modification of the surface layer of magnesium alloys with the GTAW method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Głównym celem pracy była próba zaadaptowania metody spawalniczej GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) na potrzeby powierzchniowej obróbki przetopieniowej. Materiał badawczy stanowiły komercyjne stopy magnezu AZ91 i AM60. Ze względu na własności fizykochemiczne charakterystyczne dla wybranych materiałów, użycie metody GTAW wiązało się z wieloma problemami technologicznymi, m.in. ryzykiem utraty stabilności łuku elektrycznego oraz szybkim nagrzewaniem się elektrody, prowadzącymi do braku przetopienia materiału bądź do wystąpienia niekorzystnych zmian w geometrii powierzchni. Zaistniałe trudności wymusiły potrzebę przebudowy i doposażenia standardowego stanowiska spawalniczego. Efektem podjętych działań było opracowanie nowatorskiego zestawu dwupalnikowego z palnikami pracującymi w układzie tandem. Rolą palnika prowadzącego było katodowe oczyszczanie powierzchni materiału ze ściśle przylegającej warstwy tlenków, a drugiego palnika przetopienie oczyszczonej powierzchni. Efektywność zmian generowanych w wyniku przetapiania weryfikowano na podstawie obserwacji makroskopowych połączonych ze wstępnymi badaniami strukturalnymi. Zaproponowana metodyka obróbki pozwoliła na osiągnięcie zamierzonego celu i skuteczną modyfikację warstwy wierzchniej stopów magnezu bez konieczności uprzedniego oczyszczania mechanicznego, bądź chemicznego powierzchni materiałów. Opracowane rozwiązanie może stanowić cenną alternatywę dla technik laserowych, dominujących obecnie w inżynierii powierzchni stopów magnezu.

EN

The main objective of the study was to try to adapt the GTAW welding method to the surface remelting treatment needs. The study materials were the commercial alloys of magnesium AZ91 and AM60. Due to the physical and chemical properties characteristic for the selected material, the use of the GTAW method involved many technological problems, among other things the risk of loss of the electric arc stability and quick electrode heating in turn leading to a failure in the material remelting or the occurrence of an adverse alternation in the surface geometry. The arisen difficulties forced us to rebuild the welding station and fit it with additional equipment. The effect of the taken action was the development of an inventive double-burner set with the burners operating in tandem. The leading burner role was the cathodic cleaning of the material surface and the removal of the layer of oxides firmly adhered to it, whereas the role of the second burner was to remelt the cleaned surface. The effectiveness of the alternations caused by the remelting proces was verified on the basis of macroscopic observation along with preliminary structural investigations. The proposed treatment method has made it possible to obtain the intended aim and the effective modification of the outer layer of magnesium alloys without the necessity of the previous mechanical or chemical cleaning of the surface of materials. The developed solution can be a valuable alternative for the laser techniques that are presently dominating in magnesium alloy surface engineering.

Słowa kluczowe

PL

metoda GTAW; obróbka powierzchniowa; stopy magnezu

EN

GTAW method; surface treatment; magnesium alloys

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 32, nr 4
• Strony: 747--750
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Szafarska M.

autor

Iwaszko J.

autor

Kudła K.

• Instytyt Inżynierii Materiałowej, Politechnika Częstochowska,

Bibliografia

• [1] Jun Y., Sun G. P., Jia S. S.: Characterization and wear resistance of laser surface melting AZ91D alloy. Journal of Alloys and Compounds 455 (2008) 142÷147.
• [2] Dubé D., Fiset M., Couture A., Nakatsugawa I.: Characterization and performance of laser melted AZ91D and AM60B. Materials Science and Engineering A299 (2001) 38÷45.
• [3] Abbas G., Liu Z., Skeldon P.: Corrosion behavior of laser-melted magnesium alloys. Applied Surface Science 247 (2005) 347÷353.
• [4] Khalfaoui W., Valerio E., Musse J. E., Autric M.: Excimer laser treatment of ZE41 magnesium alloy for corrosion resistance and microhardness improvement. Optics and Lasers in Engineering 48 (2010) 926÷931.
• [5] Ignat S., Sallamand P., Grevey D., Lambertin M.: Magnesium alloys (WE43 and ZE41) characterisation for laser applications. Applied Surface Science 233 (2004) 382÷391.
• [6] Chong P. H., Liu Z., Skeldon P., Thompson G. E.: Large area laser surface treatment of aluminium alloys for pitting corrosion protection. Applied Surface Science 208-209 (2003) 399÷404.
• [7] Krishnan R., Dash S., Kesavamoorthy R., Babu Rao C., Tyagi A. K., Raj B.: Laser surface modification and characterization of air plasma sprayed alumina coatings. Surface & Coatings Technology 200 (2006) 2791÷2799.
• [8] Chen C., Wang D., Bao Q., Zhang L., Lei T.: Influence of laser remelting on the microstructure and phases constitution of plasma sprayed hydroxyapatite coatings. Applied Surface Science 250 (2005) 98÷103.
• [9] Watanabe I., McBride M., Newton P., Kurtz K. S.: Laser surface treatment to improve mechanical properties of cast titanium. Dental Materials 25 (2009) 629÷633.
• [10] Kwok C. T., Cheng F. T., Man H. C.: Microstructure and corrosion bahaviour of laser surface-melted high-speed steels. Surface & Coatings Technology 202 (2007) 336÷348.
• [11] Ma Y., Zhang J., Yang M.: Research on microstructure and alloy phases of AM50 magnesium alloy. Journal of Alloys and Compounds 470 (2009) 515÷521.
• [12] Dobrzański L. A., Tański T., Čižek L., Brytan Z.: Structure and properties of magnesium cast alloys. Journal of Materials Processing Technology 192-193 (2007) 567÷574.
• [13] Piątkowski J., Binczyk F.: Właściwości i zastosowanie odlewniczych stopów magnezu Mg-Al. Archives of Foundry 2 (4) (2002) 426÷433.
• [14] Kulekci M. K.: Magnesium and its alloys applications in Automotive industry. International Journal of Advanced Manufacturing Technology 39 (2008) 851÷865.
• [15] Mordike B. L., Ebert T.: Magnesium. Properties-applications-potential. Materials Science and Engineering A302 (2001) 37÷45.
• [16] Zhang L., Cao Z. Y., Liu Y. B., Su G. H., Cheng L. R.: Effect of Al content on the microstructures and mechanical properties of Mg-Al alloys. Materials Science and Engineering A508 (2009) 129÷133.
• [17] Braszczyńska-Malik K. N.: Studium kształtowania mikrostruktury stopów magnez-aluminium. Seria: Inżynieria Materiałowa Nr 8, Częstochowa (2005).