Sản xuất que hàn để sửa chữa đúc hợp kim magie ZK51 (ML12)

Allerton Press - Tập 63 - Trang 409-416 - 2022
A. V. Koltygin1, V. E. Bazhenov1, S. A. Tavolzhanskii1, S. V. Matveev1, I. V. Plisetskaya1, M. V. Belov1, A. V. Samokhin1, V. D. Belov1
1National University of Science and Technology (NUST) MISiS, Moscow, Russia

Tóm tắt

Trong đúc hợp kim magie, các khuyết tật đúc như rỗ đồng shrinkage thường xảy ra. Những khuyết tật này có thể được khắc phục bằng cách hàn sửa chữa hoặc phủ bằng que hàn chuyên dụng. Tuy nhiên, tại Nga, lượng que hàn được tiêu thụ rất thấp. Do đó, các doanh nghiệp trong nước không sản xuất, chủ yếu phải phụ thuộc vào nhập khẩu hoặc sử dụng các loại thay thế kém chất lượng tự chế. Tuy nhiên, vẫn có nhu cầu về que hàn, và gần đây việc thay thế chúng bằng vật liệu nhập khẩu đã trở nên không có lợi do giá cả tăng lên đáng kể. Vì vậy, cần phải nghiên cứu công nghệ sản xuất que hàn để thay thế que hàn nhập khẩu bằng vật liệu trong nước. Trong công trình này, các hợp kim magie dựa trên hệ thống Mg–Zn–Zr (La, Nd) SV1, SV122, và ZK51 (ML12) được khảo sát để sử dụng làm que hàn sửa chữa cho đúc hợp kim ZK51. Các mẫu được tạo ra bằng phương pháp đúc khuôn vĩnh cửu vào khuôn nhôm sau đó gia công áp lực nóng để tạo ra que hàn có đường kính 4 mm. Kết quả cho thấy tất cả các hợp kim được nghiên cứu đều có thể được sản xuất dưới dạng que hàn có đường kính 4 mm. Do đó, các mẫu que hàn từ hợp kim SV122 đã được sử dụng làm vật liệu hàn sửa chữa cho đúc hợp kim magie ZK51. Đường nối hàn trong điều kiện T1 có độ bền kéo cực đại (UTS) khoảng 80% so với độ bền kéo cực đại của vật liệu đúc.

Từ khóa

#hợp kim magie #que hàn #sửa chữa đúc #ZK51 #SV122

Tài liệu tham khảo

Liu, L., Welding and Joining of Magnesium Alloys, Cambridge: Woodhead Publ., 2010. https://doi.org/10.1533/9780857090423 Bettles, C. and Barnett, M., Advances in Wrought Magnesium Alloys. Fundamentals of Processing, Properties and Applications, Cambridge: Woodhead Publ., 2012. Lobanov, L.M., Pashchin, N.A., Savitskii, V.V., and Mikhodui, O.L., Investigation of residual stresses in welded joints of heat-resistant ML10 magnesium alloy after electrodynamic treatment, Probl. Prochn., 2014, no. 6, pp. 33–41. Shalomeev, V.A., Improvement of the macro- and microstructure of aviation castings made of magnesium alloys, Vestn. Dvigatelestr., 2013, no. 1, pp. 127–132. Shalomeev, V.A., Tsivirko, E.I., Petrik, I.A., and Lukinov, V.V., Welding of surface defects in casting made of ML-10 alloy with scandium-containing material, Avtom. Svarka, 2009, no. 3, pp. 34–38. Shalomeev, V.A., Tsivirko, E.I., Klochikhin, V.V., and Zinchenko, M.M., Correction of defects in body parts made of ML10 alloy for gas turbine engines, Vestn. Dvigatelestr., 2015, no. 1, pp. 122–127. Adamiec, J., Repairing the WE43 magnesium cast alloys, Solid State Phenom., 2011, vol. 176, pp. 99–106. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.176.99 Lobanov, L.M., Pashchin, N.A., Mikhodui, O.L., and Khokhlova, J.A., Investigation of residual stresses in welded joints of heat-resistant magnesium alloy ML10 after electrodynamic treatment, J. Magnesium Alloys, 2016, vol. 4, pp. 77–82. https://doi.org/10.1016/j.jma.2016.04.005 Adamiec, J., Roskosz, S., and Jarosz, R., Repair of magnesium alloy castings by means of welding and pad welding, J. Achiev. Mater. Manuf. Eng., 2007, vol. 22, pp. 21–24. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.176.99 Wegrzyn, J., Mazur, M., Szymański, A., and Balcerowska, B., Development of a filler for welding magnesium alloy GA8, Weld. Int., 1987, vol. 1, pp. 146–150. https://doi.org/10.5781/KWJS.2012.30.1.8 Nikitin, A.I., Kul’chin, Yu.N., Gnedenkov, S.V., Ivanov, M.N., Ionov, A.A., Mashtalyar, D.V., Pivovarov, D.S., Sinebryukhov, S.L., Subbotin, E.P., Shpakov, A.V., and Yatsko, D.S., Study of the possibility of practical application of fiber technological lasers in the problems of repair restoration of aircraft parts, S., Sinebryukhov, S.L., Subbotin, E.P., Shpakov, A.V., and Yatsko, D.S., Sbornik dokladov 4-oi Vserossiiskoi konferentsii “Rol’ fundamental’nykh issledovanii pri realizatsii strategicheskikh napravlenii razvitiya materialov i tekhnologii ikh pererabotki na period do 2030 goda” (28 iyunya 2018 g.) (Proc. 4th All-Russian Conference “The Role of Fundamental Researches during the Implementation of Strategic Directions for the Development of Materials and Technologies for their Processing for the Period until 2030” (June 28, 2018)), Moscow: All-Russian Scientific Research Institute of Aviation Materials, 2018, pp. 247–267. Cao, X., Jahazi, M., Immarigeon, J.P., and Wallace, W., A review of laser welding techniques for magnesium alloys, J. Mater. Process. Technol., 2006, vol. 171, pp. 188–204. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2005.06.068 Mukhina, I.Yu., Duyunova, V.A., Koshelev, O.V., and Koshelev, A.O., About elimination of metallurgical defects of complex contour castings made of Mg-alloys, Liteinoe Proizvod., 2019, no. 2, pp. 7–13. Koshelev, A.O. and Mukhina, I.Yu., Improving the technology for eliminating defects in large-sized castings made of magnesium alloys, Sbornik dokladov nauchno-tekhnicheskoi konferentsii “Metallovedenie i sovremennye razrabotki v oblasti tekhnologii lit’ya, deformatsii i termicheskoi obrabotki legkikh splavov” (18 maya 2016 g.) (Proc. Scientific and Technical Conference “Metal Science and Modern Developments in the field of Casting Technologies, Deformation and Heat Treatment of Light Alloys” (May 18, 2016), Moscow: All-Russian Scientific Research Institute of Aviation Materials, 2016, p. 18. Lukin, V.I. and Dobrynina, I.S., Weldability of cast magnesium alloys of the Mg–Zn–Zr system, Svar. Proizvod., 1998, no. 4, pp. 6–8. Kierzek, A. and Adamiec, J., Evaluation of susceptibility to hot cracking of magnesium alloys joints in variable stiffness condition, Arch. Metall. Mater., 2011, vol. 56, pp. 759–767. https://doi.org/10.2478/v10172-011-0084-y Huang, C.J., Cheng, C.M., and Chou, C.P., The influence of aluminum content of AZ61 and AZ80 magnesium alloys on hot cracking, Mater. Manuf. Processes, 2011, vol. 26, pp. 1179–1187. https://doi.org/10.1080/10426914.2010.536936 Liu, L., Welding and Joining of Magnesium Alloys, Woodhead Publ., 2010. https://doi.org/10.1533/9780857090423 Rechkalov, A.V., Skornyakov, Yu.L., and Guseva, V.V., Special technological features of eliminating defects in magnesium alloy castings, Liteinoe Proizvod., 2008, no. 3, pp. 14–16. Kocurek, R. and Adamiec, J., The repair welding technology of casts magnesium alloy QE22, Solid State Phenom., 2014, vol. 212, pp. 81–86. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.212.81 Stolbov, V.I., El’tsov, V.V., Oleinik, I.A., and Matyagin, V.F., Effect of the nature of thermal processes on cracking in repair welding components of magnesium alloys, Weld. Int., 1991, vol. 5, pp. 799–802. https://doi.org/10.1080/09507119109447850 Andersson, J.O., Helander, T., Höglund, L., Shi, P.F., and Sundman, B., Thermo-Calc & DICTRA, computational tools for materials science, CALPHAD: Comput. Coupling Phase Diagrams Thermochem., 2002, vol. 26, pp. 273–312. https://doi.org/10.1016/S0364-5916(02)00037-8 Koltygin, A.V. and Bazhenov, V.E., Influence of the chemical composition and heat treatment modes on the phase composition and mechanical properties of the ZK51A (ML12) alloy, Russ. J. Non-Ferrous Met., 2018, vol. 59, no. 2, pp. 190–199. https://doi.org/10.3103/S1067821218020049