Wpływ warunków lutowania twardego na własności mechaniczne i strukturę połączeń stali nierdzewnej z aluminium

• Autorzy: Winiowski, A.

Warianty tytułu

EN

Influence of brazing conditions on mechanical properties and structure of joints stainless steel with aluminum

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Rozwój technologii łączenia metali i stopów w nowoczesnych dziedzinach przemysłu wiąże się w dużej mierze z opracowywaniem technologii łączenia materiałów o zróżnicowanych własnościach fizycznych i chemicznych. Dotyczy to między innymi łączenia stali nierdzewnej z metalami lekkimi, np. z aluminium i jego stopami. Uzyskanie połączeń tego typu o dobrej jakości oraz o wysokich własnościach mechanicznych stanowi aktualnie ważny problem technologiczny i badawczy. Własności te są w znaczącym stopniu uwarunkowane występowaniem warstwowych wydzieleń kruchych faz międzymetalicznych w połączeniach. Do podstawowych metod wykonywania ww. połączeń należy lutowanie twarde. W artykule scharakteryzowano lutowalność układu materiałowego stal nierdzewna-aluminium oraz omówiono dotychczasowe osiągnięcia badawcze z zakresu jego lutowania. Przedstawiono również własne wyniki badań, realizowanych w Instytucie Spawalnictwa w Gliwicach. Badania te prowadzono przy zastosowaniu do lutowania nagrzewania o zróżnicowanej szybkości - indukcyjnego (szybkie) na powietrzu i piecowego (wolniejsze) w atmosferze argonu. Jako luty stosowano stopy Al-Si o składzie zbliżonym do eutektycznego bez dodatków stopowych oraz z dodatkiem Ni i Cu. Dla wszystkich połączeń lutowanych przedstawiono wyniki badań wytrzymałości na ścinanie w zależności od czasu wytrzymania próbek w temperaturze lutowania oraz wyniki metalograficznej analizy strukturalnej z uwzględnieniem kinetyki powstawania kruchych i twardych faz. Uzyskane wyniki badań pozwoliły na dobór najkorzystniejszych warunków technologicznych lutowania twardego stali nierdzewnej z aluminium.

EN

Development of metals and alloys joining technology in modern scopes of industry is largely related to research of new technology of joining the materials of different physical and chemical properties. It deals with joining of stainless steel with lights metals as aluminum and its alloys. Obtaining the good quality and the high strength joints of this type is actually important technological and research problem. These properties are largely dependant of the appearance of brittle in-termetallics in form of layers. Brazing is one of fundamental methods of performing these joints. In this publication the brazeability of composition stainless steel -aluminum is characterized and previous research attainment in the scope of brazing of this composition is discussed. There are also presented the results of investigation carried out in Institute of Welding in Gliwice. These investigations were conducted using the method of brazing with different rate of heating e.g. induction brazing in air (quick) and furnace brazing in argon atmosphere (slow). The filler metals of near eutectic composition Al-Si without alloying elements and with Ni and Cu were used. For all brazing joints the results of shear strength depended on holding time in brazing temperature and the results of structure analysis with kinetic of formation brittle phases are presented. The obtain results of investigation made it possible to select the best technological conditions of brazing of stainless steel and aluminum.

Słowa kluczowe

PL

lutowanie twarde; właściwości mechaniczne; struktura połączeń; stal nierdzewna; aluminium

EN

brazing; structure of joints; stainless steel; aluminium

• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 27, nr 4
• Strony: 821-825
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Winiowski, A.

• Winiowski, A. - Instytut Spawalnictwa w Gliwicach,

Bibliografia

• [1] Praca zbiorowa: Branzing Handbook. AWS, Miami, Floryda,1991
• [2] Müller W., Müller J. U.: Löttechnik. DVS, Düseldorf,1995
• [3] Łaško N. F., Łaško S. V.: Pajka metałłov. Mašinostrojenie, Moskva 1984
• [4] Ruża V.: Pajeni. SMTL- Alfa, Praha,1988
• [5] Bruckner J. i inni: Der CMT-Prozess und seine Möglichkeiten, in speziel - lem das Fugen von Stahl mit Aluminium. Mat. Międzynar. Kolokwium, Aachen 2004
• [6] Saiola K. i inni: Laser brazing aluminum alloy to steels with aluminium fi ller metals. Mat. Międzynar. Kolokwium, Aachen 2004
• [7] Murahami T. i inni: Dissimilar metal joining of steel to aluminum by lap joint MIG arc brazing. Trans. JWRI Vol. 32, 2003, nr 1
• [8] Kimapong K., Watanabe T.: Friction stir welding of aluminum alloy to steel. Welding Journal 2004,10
• [9] Dieribas A. A.: Fizika upročnienia i svarki vzryvom. Nauka, Nowosybirsk 1980
• [10] Okita i inni: Friction welding of pure aluminum to austenitic stainless steel. Journal of J. FWA, 1995, 1-4
• [11] Ryabov V. R i inni: Svarka raznonorodnych metałłov i spłavov. Mašinostrojenie, Moskva 1984
• [12] Eliott S. Wallach E. R.: Joining aluminium to steel. Part 1- Diffusion bonding. Metal Construction 1981,3
• [13] Roulin M. i inni: Strength and structure of furnace brazed joint between aluminum and stainless steel. Welding Journal 1999, 5
• [14] Lugscheider E., Schlimbach K.: Flußmittelfreie Löten von Aluminium und Cr-Ni-Stahl. Mat, Międzynar. Kolokwium, Aachen, 1998
• [15] Kuragin A. K.: Mechanizm vliania kremnia w aluminii na procesy reakcionnoj diffuzjii żelieza w aluminii. Fizika Metałłov i Metałłoviedienie 1970, 1
• [16] Bedford G. M., Bousted J.: The infl uence of oxygen and nitrogen on the growth of intermediate phases during the bonding of iron to aluminum. Journal of Materials Science, t.13,1978
• [17] Saburov V. P. i inni: Kinetika vzaimodiejstvia metalliczeskich vołokov so spłavom aluminia. Adgezja Raspłavov i Pajka Materiałov 1983, 11
• [18] Bhagat R. B.: Growth kinetics of interface intermetallic compounds in stainless steel fi bre reinforced aluminum matrix composites. Journal of Mat. Sc., t. 24, 1989
• [19] Hwanh Y. H. i inni: Interface study for stainless steel fi bre – reinforced aluminum matrix composite. Journal of Mat. Sc., t. 32, 1997
• [20] Pottinaih A. Lawley A.: Effect of elevated temperature exposure on the structure stability and mechanical behavior of aluminum – stainless steel composites. Metall. Trans. t.5,1974,1
• [21] Barabaš O. M., Koval J. N.: Kristaličeskaja struktura metałłov i spłavov. Naukova Dumka, Kijów 1986
• [22] Massalski T.: Binary alloy phase diagrams. ASM, Metals Park, Ohio 1986
• [23] Jerošenkowa J. G. i inni: Diagramy sostojania metalličeskich sistem. Wyd. 6, 10, 11, 13
• [24]. Pr zbiorowa: Metals Handbook t.8. Metallography, structures and phase diagrams. AMS, Metals Park, Ohio 1993
• [25] Winiowski A.: Badania materiałowo-technologiczne lutowania aluminium ze stalą nierdzewną i miedzią. Praca badawcza statutowa Instytutu Spawalnictwa nr Cc-49/ST-180.1/2001