при этом электродная проволока являлась катодом. Все эксперименты проводились в устройстве, конструкция которого описана в гл. 3. В качестве газовой среды использовался аргон.

Результаты измерений краевого угла смачивания стали ВНС-9 расплавом алюминия во времени в зависимости от температуры подложки Тп, тока сварки /св и времени воздействия дуги на каплю алюминия тд приведены на рис. 69. Изменение температуры подложки с 1033 до 1123 К существенно не сказывалось на величине краевого угла, который составлял 50—60°. Увеличение тока с 60 до 75 А

Рис.

5 10 15 20 7,с 70. Влияние массы флюса на

также не давало эффекта.

Результаты исследований свидетельствуют о том, что при проведении опытов по первой схеме смачиваемость стальной подложки в основном зависит от времени Тд, которое изменяется путем изменения скорости подачи проволоки. Чем больше величина тд, тем лучше растекается капля алюминиевого расплава по поверхности стальной пластины (см рис. 69). По-видимому, это связано с более полным удалением оксидной пленки с поверхности капли алюминия при увеличении тд. Однако поскольку величина тд во всех опытах невелика, значение угла 6 остается довольно большим. Такая же картина наблюдается и при проведении экспериментов по второй схеме. В этом случае значения 0 остаются высокими. Необходимо отметить, что при этом велика и масса капли (250—320 мг). Улучшить растекание расплава алюминия по стальной поверхности можно нанесением флюса на проволоку (рис. 70). При одинаковой температуре подложки (1023 К) и величине тока (20 А) введение флюса в количестве 7—19,8 мг резко снижает краевой угол примерно до 20°. При этом достаточно, чтобы масса тф наносимого флюса А-4А составляла 4—8 % массы электродной проволоки. В этом случае смачиваемость хорошая, существенного перегрева стальной пластины не наблюдается. Обычно температура подложки достигает 1023 К, и ее легко регулировать, изменяя расстояние от электродов до пластины.

Как и при сварке дугой прямого действия, увеличение тока сварки, предварительного подогрева подложки улучшает смачиваемость последней расплавом алюминия. Следует отметить, что нанесение флюса на поверхность алюминиевой проволоки приводит к снижению массы электродных капель. Так, без применения флюса при /св =■ = 50 А пгк = 263 мг, а при том же значении тока, но при нанесении 5 мг флюса тк = 149 мг. Последнее, по-видимому, объясняется тем, что межфазное натяжение на границе расплавления А1 — шлак мень-

изменение краевого угла смачивания:

■ — тф = '9.8 мг; 2 — ліф = ІІ.4 мг;

З — Шф = 7 мг.

ше, чем поверхностное натяжение, а также тем, что в металл может перейти некоторое количество № из флюса, который является поверхностно-активным элементом в алюминии [145].

В результате исследований на установке по изучению смачиваемости стали ВНС-9 жидким алюминиевым сплавом получено, что для обеспечения гарантированного смачивания армирующих волокон жидким алюминиевым сплавом 6 С 20° в качестве последнего необходимо выбирать сплав АК5 и наносить его на армирующие волокна в виде расплава, используя для этого сварочную дугу косвенного действия.

Смачиваемость при сварке других упрочнителей КМ. Поскольку взаимодействовать (свариваться) с алюминием могут также волокна в КМ, состоящие из металлов и неметаллов, исследовалась смачиваемость армко-железа, сталей СтЗ, 45, 10 и чугуна, а также В, №, Т1, Ъг, XV расплавом алюминия под действием дугового разряда. Смачиваемость высоколегированной стали ВНС-9 (18Х15Н5АМЗ), волокна которой являются упрочнителей в композиционном материале КАС-1А, описана выше.

Исследования проводили на установке и по методике, описанным в параграфе 2 гл. 3. Темпе-оатура предварительного подогрева подложки во всех опытах была постоянной и составляла 933—953 К- При исследовании смачивания углеродистых сталей и чугуна установлено (рис. 71), что на величину контактного угла смачивания влияет материал подложки. Определено, что скорость роста и строение зоны интерметаллической фазы в значительной мере зависят от состава и структуры твердого металла. При взаимодействии алюминия с армко-железом образуется диффузионный слой с глубокими выступами внутрь стали. При применении СтЗ и стали 45 высота выступов уменьшается. На стали У10 образуется сравнительно ровный диффузионный слой с небольшими выступами, растущими внутрь алюминия. Диффузионный слой, образующийся при взаимодействии алюминия с чугуном, имеет меньшую толщину. Характер взаимодействия, а следовательно, смачиваемость и растекание алюминия в этом случае связаны с содержанием углерода в твердом металле [145]. Растворимость углерода в жидком алюминии мала, ее оценивают величиной менее 0,05 % (по массе) при 1573—1773 К, однако имеется большая тенденция к образованию карбида А14С3 (по другим данным — А13С) [298]. В соответствии с данными работы [174], в этом случае карбид-

0 12 3 4 5 6 7 т,с

Рис. 71. Временная зависимость контактного угла смачивания сталей 45 (/), СтЗ (2) и армко-железа (3) расплавом алюминия (тк = 170 мг, /св = 75 А, Т = = 933 К).