того, отрицательный потенциал, прикладываемый к расплавленному припою, препятствует растворению основного металла в расплаве. Поэтому важно определить роль электрического тока в улучшении процессов растекания и структурообразования при дуговой наплавке медного сплава на детали из серого чугуна.

Традиционными методами исследования процессов взаимодействия твердофазного металла с жидким не предусмотрена возможность пропускания электрического тока через контактирующие фазы. В связи с этим использована методика, основанная на погружении твердофазного материала в расплав, позволяющая пропускать электрический ток через контактирующие фазы.

Образен из чугуна СЧ-20 изготовлен со сферической поверхностью, площадь погружаемой части составляет 260 мм2.

При его погружении предусмотрена возможность пропускания электрического тока различных плотности и полярности. Особенности строения поверхности чугуна не позволяют использовать общепринятый критерий взаимодействия — краевой угол смачивания.

На поверхности чугуна имеются металлическая матрица и графитная фаза, которые обладают разной прочностью сцепления к сплавам меди. Графитные включения образуют острые ребра твердого тела, которые являются энергетическим барьером для растекающейся жидкости. Поэтому использован интегральный критерий — площадь растекания жидкого расплава по поверхности твердофазного образца. Процессы взаимодействия изучали в присутствии активной (флюс АН-ШТ-2) и нейтральной (аргон) среды с погружением серого ' чугуна в расплав латуни Л-63, а также бронз БрАМц9-2 и БрКМцЗ-1. .

Применительно к латуни полное растекание по погружаемой по- | верхности чугуна наступает при использовании флюса и перегреве расплава латуни до 1390 К- Время начала взаимодействия составляет т„ « 3 с, окончания — тк да 12 с (рис. 87, а, кривая 1). Про- ■ пускание тока плотностью 0,5—0,7 А/мм2 практически не повлияло на увеличение максимальной температуры в зоне контакта, но улучшило растекаемость расплава (кривая 2). При плотности тока 1,5— 1,8 А/мм2 увеличилась максимальная температура в зоне контакта и даже наблюдалось растворение чугуна. На рис. 87, б представлен :■ график изменения площади растекаемости расплава латуни Л-63 по '■: поверхности образца из серого чугуна в зависимости от максимальной температуры в зоне контакта. Температуру измеряли в центральной части образца, однако место наличия смачиваемости не всегда совпадало с расположением термопары, что вызывало большой разброс экспериментальных данных. Эксперименты позволили вывить общую тенденцию положительного влияния тока в зоне контакта, обеспечивающего лучшую растекаемость при меньшей максимальной температуре (кривая 2).

Эксперименты с использованием защитной среды (аргона) показали, что растекаемость резко уменьшается. При температуре расплава выше 1420 К цинк выгорает без увеличения площади растекания. Аналогичные процессы наблюдаются и при дуговой наплавке латуни на чугун.

Рис. 87. Изменение площади растекаемости расплава латуни Л63 по поверхности чугуна СЧ20 (защитная среда — флюс АН-ШТ-2):

/ — без тока; 2 — ток прямой полярности.

В отличие от латуней, бронзы менее чувствительны к перегреву, допускается использование концентрированных источников теплоты. Более высокая температура плавления бронзы предопределяет возможность растворения и подплавленгя чугуна. Процесс наплавки можно вести как в аргоне, так и под флюсом. Однако последний способствует более глубокому проплавлению и растворению чугуна, требует специальных флюсоудерживающих устройств, которые усложняют технологию наплавки криволинейных поверхностей. Поэтому более перспективен способ наплавки с использованием газовой среды, например аргона.

Эксперименты с расплавами бронз показали, что без пропускания тока полную растекаемость бронзы по чугуну можно обеспечить лишь при нагреве расплава (свыше 1720 К). При меньшей температуре площадь смоченной поверхности не достигает максимального значения (260 мм2) при любой продолжительности контакта. Растекаемость практически не увеличивается и при плотности тока 0,4— 0,7 А/мм2. Только при 1—1,5 А/мм2 она заметно улучшается.

На рис. 88 представлена кинетика растекаемости расплава бронзы БрКМцЗ-1 по поверхности твердофазного чугуна. При наличии электрического тока растекание начинается и завершается при более низких максимальных температурах в зоне контакта.

Для бронзы БрКМцЗ-1 и БрАМц9-2 это температурный интервал составляет 1070—1370 К и не превышает температуру плавления серого чугуна. Как показано на рис. 88, а, растекание бронзы наступает через 2 с, а завершается через 6—8 с. При 1620 К полная растекаемость не достигается в случае отсутствия тока или при плотности тока менее 1 А/мм2.

209