KRZYSZTOF ŻABA Rudy Metale R nr UKD 9.7 7.9.: :9-.:.7 OCENA JAKOŚCI TAŚMY STALOWEJ Z POWŁOKĄ Al-Si, PRZEZNACZONEJ NA RURY ZGRZEWANE W artykule przedstawiono wyniki badań stalowych taśm z powłoką Al-Si w stanie dostawy, przeznaczonych na zgrzewane rury, wykorzystywane jako elementy układów wydechowych. Badaniom poddano taśmy z gatunku DXD+AS i DXD+AS. Określono skład chemiczny, własności mechaniczne taśm, ich grubość, chropowatość i grubość powłoki. Dodatkowo wykonano badania przyczepności, odporności korozyjnej oraz odporności powłoki na działanie cykli cieplnych. Wyniki przedstawiono za pomocą narzędzi dostępnych w profesjonalnym programie Statistica oraz obserwacji makroi mikroskopowych. Słowa kluczowe: taśma stalowa, powłoka Al-Si, własności mechaniczne, grubość, chropowatość, przyczepność, odporność korozyjna ASSESSMENT OF QUALITY OF STEEL STRIP WITH Al-Si COATING PROVIDED FOR WELDED TUBES The input materials for manufacturing welded tubes for elements of exhaust systems (strictly correlated and dependent from diameter and wall thickness of the manufactured tubes) are coiled, narrow strips, usually hot rolled (of very good surface quality), and, in case of precise tubes, cold rolled, of thickness determined by wall thickness of ready tubes. This input, di- after transferring to the technological line, is subjected to mechanical processing of edges and joined into an endless rectly strip in the way of cross-wise welding of following coils. Furtherly, in a continuous line, the strip is formed into a tube, welded, calibrated and cut. For production of tubes provided for exhaust systems, strips of low-carbon steel or chromic steel are used. In the hereby work, two grades of steel strips with silumine coating DXD+AS and DXD+AS were subjected to detailed tests. The silumine coating is produced in the way of hot dip galvanizing, by submersion in a liquid Al-Si alloy, containing ca. % Si. Addition of silicon significantly increases the resistance against performance of high temperatures and decreases problems connected with coating. A characteristic feature of this specific material is the presence of Al-Fe-Si diffusive layer between the metal and the coating, possessing good influence on adhesion and cor- resistance of the coating. Simultaneously, increase of thickness of this layer, as well as of the thickness of the coat- rosion ing, results in decreasing material s capability for deforming. The work presents results of tests of delivered steel strips with Al-Si coating, provided for welded tubes applied as elements of exhaust systems. The chemical composition, mechanical properties, thickness and porosity of the steel strips, as well as the thickness of the coating, have been determined. Additionally, researches of coating resistance against performance of heat cycles, adhesion and corrosion resistance have been conducted. Results were presented by application of tools available in the professional Statistica program, as well as microand macroscope observations. Keywords: steel strips, Al-Si coating, mechanical properties, thickness, roughness, adhesion, corrosion resistance Wprowadzenie Rurom przeznaczonym na elementy układów wydecho- w warunkach eksploatacji (okresowe wych stawia się wymagania eksploatacyjne określone przez użytkownika samochodu (odporność korozyjna i szczelność) oraz wymagania związane z przetwarzaniem (plastyczność, gwarantująca podatność do odkształcenia w procesach formowania elementów układów gięcia, roztłaczania). Odporność korozyjna nagrzewanie i chłodzenie oraz narażenia na działanie środowiska zawierającego jony chlorkowe, SO i inne z róż- ną w czasie grubością warstwy elektrolitu, w obecności zanieczyszczeń, posiadających własności higroskopijne) zapewniona jest przez np. powłoki ochronne. Szczelność rury jest zależna od jakości procesu zgrzewania. Podatność do roztłaczania jest zależna zarówno od gatunku materiału jak i jakości zgrzewu. Materiałem wsadowym do produkcji rur ze szwem na elementy układów wydechowych (ściśle skorelowanym i uzależnionym od średnicy i grubości ścianki wytwarzanych rur) są wąskie pasy lub taśmy zwijane w kręgach, przeważnie walcowane na gorąco (o bardzo dobrej jakości powierzchni), a dla rur precyzyjnych walcowane na zimno, o grubości narzuconej przez grubość ścianki rur gotowych. Wsad ten bezpośrednio po podaniu w linię technologiczną poddawany jest obróbce mechanicznej brzegów i łączony w pasmo bez końca drogą spawania poprzecznego kolej- linii następuje nych kręgów. Następnie w ciągłej formowa- Dr inż. Krzysztof Żaba Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metali Nieżelaznych, Kraków.
nie taśmy w rurę, zgrzewanie, kalibrowanie i cięcie rur. Do produkcji rur przeznaczonych na układy wydechowe stosuje się taśmy ze stali niskowęglowej z powłoką lub ze stali chromowej. W niniejszej publikacji szczegółowym badaniom poddano dwa gatunki taśm stalowych z powłoką siluminową DXD+AS i DXD+AS. Powłoka siluminowa wytwarzana jest w sposób ogniowy przez zanurzenie w roztopionym stopie Al-Si, zawierającym ok. % Si. Dodatek krzemu istotnie podwyższa odporność na działanie wysokiej temperatury i zmniejsza problemy, związane z nakładaniem. Charakterystyczną cechą tego specyficznego materiału jest występowanie pomiędzy powłoką a podłożem warstwy dyfuzyjnej Al-Fe-Si, mającej wpływ na dobrą przyczepność i wysoką odporność korozyjną powłoki. Jednocześnie wzrost grubości tej warstwy, jak również powłoki, powoduje obniżenie podatności materiału do odkształceń. Wymagania dotyczące m.in. wymienionych gatunków stali z powłoką siluminową, określone są w normie []. Przykładowe wymagania, powiększone o parametry związane z przeznaczeniem taśm na rury do układów wydechowych, zamieszczono w tablicy. W artykule przedstawiono wyniki badań stalowych taśm z powłoką Al-Si w stanie dostawy, przeznaczonych na zgrzewane rury, wykorzystywane jako elementy układów wydechowych. Określono skład chemiczny, własności mechaniczne taśm, ich grubość, chropowatość i grubość powłoki. Dodatkowo wykonano badania odporności powłoki na działanie cykli cieplnych, przyczepności oraz odporności korozyjnej. Wyniki przedstawiono za pomocą narzędzi do- stępnych w profesjonalnym programie Statistica oraz obserwacji makro- i mikroskopowych. Badania taśmy wsadowej nie były przypadkowe, ponieważ wszystkie niezgodności, które mogą się pojawić we wsadzie będą rzutowały na kształt, wymiary i własności gotowych wyrobów. Zakres i metodyka badań Do badań przygotowano zestawy próbek wycięte z taśm z gatunku DXD+AS i DXD+AS. W ramach badań wykonano następujące pomiary, obserwacje i analizy: analizę składu chemicznego metodą optycznej spektometrii emisyjnej w akredytowanym laboratorium badawczym; makroskopowe i mikroskopowe obserwacje powierzchni powłoki, z wykorzystaniem cyfrowego aparatu fotograficznego oraz mikroskopu optycznego; mikroskopowe obserwacje oraz mikroanalizę składu chemicznego na przekroju poprzecznym powłoki, przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego z analizatorem EDS; badania własności mechanicznych zgodnie z normą []. W próbach rozciągania, przeprowadzonych na uniwersalnej maszynie wytrzymałościowej, wyznaczono granicę plastyczności R e, granicę wytrzymałości na rozciąganie R m oraz wydłużenie A ; badania grubości taśmy z wykorzystaniem suwmiarki elektronicznej; badania grubości powłoki metodą nieniszczącą wg []. Grubość powłoki mierzono po obu stronach blach. Do badań wykorzystano przyrząd ELCOMETER wyskalowany na specjalnie do tego celu przygotowanych próbkach metalowych o określonej grubości powłoki; badania struktury geometrycznej powierzchni powłoki określone przez parametry chropowatości R a i R z według [], za pomocą przyrządu Surtronik + firmy Teylor&Hobson; badania przyczepności powłoki metodami jakościowymi: gięcia na kąt 9 i, za pomocą specjalnego przy- rządu do wyginania, piłowania pilnikiem [], tłoczenia [] za pomocą specjalnego tłocznika. Średnica krążków wyciętych z badanych gatunków taśm przeznaczonych do badań, wynosiła mm. W badaniach stosowano matrycę o średnicy d m =, mm i promieniu zaokrąglenia r m = oraz stempel o średnicy d s = mm i promieniu zaokrąglenia r s =, Wymagania dotyczące taśm DXD+AS i DXD+AS [] Requirements for DXD+AS and DXD+AS steel strips [] Tablica Table R e MPa R m MPa A % Grubość Masa powłoki Masa kręgu Wymiary kręgu mm g/m t mm DXD+AS 7 min DX D+AS 7 min,, φ z. max. φ w. 7 Skład chemiczny taśm Chemical composition of strips Tablica Table C Mn Si P S Cr Ni Nb Cu Al Fe DXD+AS,,,,9,,,,,, reszta DXD+AS,,,,9,,,,,7, reszta
a b a Rys.. Makro- i mikroskopowe obserwacje powierzchni powłoki Fig.. Macro- and microscope observations of coating surface b Rys.. Obserwacje przekroju poprzecznego powłoki Fig.. Observations of coating cross-sections Wyniki analizy punktowej i liniowej Results of point and linear analyses Tablica Table DXD+AS DXD+AS Al Fe Si Al Fe Si 9,,7, 9,,,,, 9, 7,,,, 7,9,, 99,7, 7,,,, 99,, a b Rys.. Fragmenty próbek po rozciąganiu Fig.. Fragments of samples after stretching
badania odporności korozyjnej powłoki: w warunkach oddziaływania śniegu i błota pośniegowego, w czasie godz. Badania korozyjne przeprowadzono w następujących środowiskach: czystym śniegu próbki umieszczone przez cały czas badania na zewnątrz pomieszczenia; błocie pośniegowym próbki umieszczone przez cały czas badania na zewnątrz pomieszczenia, Wykres rozrzutu (Dane dla DXD v*c) Wykres rozrzutu (Dane dla DXD v*c) - - 7 9 Re [MPa] DXD Re [MPa] DXD Rys.. W ykres punktowy R e, MPa Fig.. R e point diagram, MPa, Wykres normalności DXD Re [MPa] (rozklad normalny dla dxd v*c), Wykres normalności Re [MPa] (re dla dxd w ykres normalnosci v*9c),,,,,, -, -,,,, -, -, -, -, -, -, -, -, 7 9 Rys.. Wykres normalności R e, MPa Fig.. R e normality diagram, MPa Histogram (rozklad normalny dla dxd v*c) Histogram (re dla dxd w ykres normalnosci v*9c) DXD Re [MPa] = **normal(x; 7,; 7,) Re [MPa] = 9**normal(x;,7;,9) 7 ba obs. Licz Licz ba o bs. 7 9 DXD Re [MPa] Re [MPa] Rys.. Histogram R e, MPa Fig.. R e histogram, MPa
próbki umieszczone przez cały czas badania wewnątrz pomieszczenia w podwyższonej ( C) temperaturze (symulowane warunki ogrzewanego garażu), próbki umieszczone w ciągu dnia na zewnątrz pomieszczenia, natomiast w nocy wewnątrz pomieszczenia w temperaturze C (symulacja okresowo zmiennych temperatur, na które narażony jest układ wydechowy samochodu w warunkach zimowych). Wykres rozrzutu (Dane dla DXD v*c) Wykres rozrzutu (Dane dla DXD v*c) - 9 7-7 9 Rm [MPa] DXD Rm [MPa] DXD Rys. 7. Wykres punktowy R m, MPa Fig. 7. R m point diagram, MPa, Wykres normalności DXD Rm [MPa] (rozklad normalny dla dxd v*c), Wykres normalności DXD Rm [MPa] (rozklad normalny dla dxd v*c),,,,,,,, -, -,,, -, -, -, -, -, -, -, 9 7 -, 9 9 9 Rys.. Wykres normalności R m, MPa Fig.. R m normality diagram, MPa Histogram (rozklad normalny dla dxd v*c) Histogram (rozklad normalny dla dxd v*9c) 9 DXD Rm [MPa] = **normal(x; 9;,) 9 DXD Rm [MPa] = **normal(x;,7;,) 7 7 czba obs. Li 9 7 9 9 9 DXD Rm [MPa] DXD Rm [MPa] Rys. 9. Histogram R m, MPa Fig. 9. R m histogram, MPa
badania odporności powłoki na działanie cykli cieplnych wg [7]. Próbki wygrzewano w laboratoryjnym piecu komorowym w temperaturze C przez min, a następnie chłodzono w wodzie w temperaturze ok. C przez min. Cykl ten powtarzano -krotnie. Dodatkowo, w celu zaostrzenia warunków testu, próbki przed badaniem były zgięte pod kątem 9 oraz zaryso- wane. Zgodnie z wymaganiami normy nie dopuszcza się żadnych przebarwień ani pęknięć powłoki. Dla zobrazowania wyników badań oraz ich analizy wykorzystano następujące narzędzia statystyczne: wykresy punktowe, normalne wykresy prawdopodobieństwa, histogramy, Wykres rozrzutu (Dane dla DXD v*c) - A [%] DXD Wykres rozrzutu (Dane dla DXD v*c) -,,,,, 7, 7,,, 9, 9, A [%] DXD Rys.. Wykres punktowy A, % Fig.. A point diagram, %, Wykres normalności DXD A [%] (rozklad normalny dla dxd v*c), Wykres normalności DXD A [%] (rozklad normalny dla dxd v*c),,,,,,,, -, -,,, -, -, -, -, -, -, -, -,,,,,, 7, 7,,, 9, 9, Rys.. Wykres normalności A, % Fig.. A normality diagram, % Histogram (rozklad normalny dla dxd v*c) Histogram (rozklad normalny dla dxd v*9c) DXD A [%] = **normal(x;,;,) 9 DXD A [%] = *,*normal(x;,79;,9777) 7 7 Liczb a obs.,,,,, 7, 7,,, 9, 9, DXD A [%] DXD A [%] Rys.. Histogram A, % Fig.. A histogram, %
wykresy pudełkowe. Opracowano rozkłady liczebności z próby (szeregi roz- rozkładu Obserwacje powierzchni i przekroju powłoki przedstawio- dzielcze i histogramy). Zweryfikowano zgodność no na fotografiach. z rozkładem normalnym. Określono przedziały ufności przy Obliczono podstawowe charakterystyki z prób (miary założonym ryzyku α =,. Analizie statystycznej poddano tendencji centralnych i zmienności) wyniki pomiarów R e i R m. x śr średnia arytmetyczna, s odchylenie standardowe, Wyniki badań s wariancja x min wartość najmniejsza, Wyniki badań składu chemicznego taśmy x max wartość największa, R rozstęp, Wyniki analizy składu chemicznego taśm przedstawiono w tablicy Me mediana.. Wykres porów naw czy Re dla DXD i DXD DXD DXD Re [MPa] Gatunek x min x max x śr R Me s s R e DXD 7,779 7 7, 7,9 MPa DXD,7 9,7,9,9,9 Rys.. Wykres porównawczy R e dla DXD+AS i DXD+AS Fig.. R e comparative diagram dla DXD+AS i DXD+AS Wykres porów naw czy Rm dla DXD i DXD DXD DXD Rm [MPa] Gatunek x min x max x śr R Me s s R m DXD 9 9, 9,7 MPa DXD 7, 7, 7, 9, Rys.. Wykres porównawczy R m, MPa dla DXD+AS i DXD+AS Fig.. R m comparative diagram, MPa dla DXD+AS i DXD+AS Wykres porów naw czy A dla DXD i DXD DXD DXD A [%] Gatunek x min x max x śr R Me s s A DXD,,,,99,7 % DXD 9,77,7,799,9777,997 Rys.. Wykres porównawczy A, % dla DXD+AS i DXD+AS Fig.. A comparative diagram, % dla DXD+AS i DXD+AS
Skład chemiczny badanych materiałów jest bardzo zbli- żony. Różnicę stanowi zawartość węgla. Wyniki obserwacji powierzchni powłoki Wyniki obserwacji powierzchni powłoki za pomocą cyfrowego aparatu fotograficznego oraz mikroskopu optycznego przedstawiono na rysunku. Obserwacje makro- i mikroskopowe nie wskazują róż- Wykres pudełkow y (Arkusz v*c) Mediana; Ramka: %-7%; Wąsy: Zakres nieodstających Re [MPa] DXD Re [MPa] DXD Rys.. Wykres pudełkowy Fig.. Box diagram Mediana %-7% Zakres nieodstających Odstające Ekstremalne nic na powierzchni powłoki w badanych materiałach. Wyniki obserwacji przekroju poprzecznego powłoki i mikroanalizy składu chemicznego Wyniki obserwacji przekroju poprzecznego powłoki przedstawiono na rysunku. Wyniki obserwacji wskazują na występowanie charakterystycznej warstwy przejściowej w badanych materiałach. Wyniki punktowej i liniowej mikroanalizy składu chemicznego przedstawiono w tablicy. Wyniki badań potwierdzają występowanie dwuskładnikowej powłoki z dominującym aluminium oraz trójskładnikowej strefy przejściowej (Al.-Fe-Si). Analiza liniowa obrazuje charakterystyczną skokową zmianę zawartości pierwiastków w tej strefie. Wyniki badań własności mechanicznych Na rysunku przedstawiono fragmenty próbek po próbie rozciągania. Wyniki pomiarów własności taśmy wsadowej z gatunku DXD+AS i DXD+AS przedstawiono na wykresach punktow ych, wykresach normalności i histogramach (rys. ). Punkty układają si ę w pobliżu pr ostej, co świadczy Wykres rozrzutu (grubość taśmy DANE v*c) Wykres rozrzutu (grubość taśmy DANE v*c),,9,9,,,,,,,7,,,9,9,,,,,, Grubość taśmy g [mm] DXD Grubość taśmy g [ mm] DXD Rys. 7. Wykres punktow y grub ości taśm a DXD +AS, b DX D +AS Fig. 7. Strip thickness point diagram, Wykres normalności Grubość taśmy g [mm] DXD (grubość taśmy DANE v*c), Wykres normalności Grubość taśmy g [mm] DXD (grubość taśmy DANE v*c),,,,,, -, -,,, -, -, -, -, -, -,,,9,9,,,,,, -,,7,,,9,9,,,,,, Rys.. Wykres normalności grubości taśmy Fig.. Strip thickness normality diagram 7
o tym, że rozkład wyników pomiarów jest rozkładem normalnym. Potwierdzeniem tego są histogramy. Na rysunkach przedstawiono wykresy porównawcze własności mechanicznych badanych gatunków taśm. O rozkładzie zmiennych możemy się też dowiedzieć na podstawie wykresu pudełkowego (wykresem ramka wąsy). Na wykresie pudełkowym mediana używana jest jako miara tendencji centralnej, miarą zmienności są kwartale, reprezentowane przez ramkę oraz min i max reprezentowane przez wąsy. Porównawcze wyniki granicy wytrzymało- ści na rozci ąganie R m, badanych gatunków taśm, przedstawiono na wykresie pudełkowym (rys. ). Na podstawie wyników można stwierdzić, że taśmy z gatunku DXD mają wyższą granicę plastyczności oraz rozrzut danych jest większy niż dla gatunku DXD. Histogram (grubość taśmy DANE v*c) Histogram (grubość taśmy DANE v*c) Grubość taśmy g [mm] DXD = *,7*normal(x;,;,7) Grubość taśmy g [mm] DXD = *,*normal(x;,;,9),9,97,,,,,9,,, Grubość taśmy g [mm] DXD Grubość taśmy g [mm] DXD Rys. 9. Histogram grubości taśmy Fig. 9. Strip thickness histogram, Wykres porów naw czy grubości taśmy w sadow ej dla DXD i DXD,,,,,,,, DXD DXD g [mm] Gatunek x min x max x śr R Me s s g DXD,9,,,,,7 E- mm DXD,,,,,,9 9E- Rys.. Wykres porównawczy grubości taśmy wsadowej dla poszczególnych gatunków Fig.. Comparative diagram of thickness of input strip for separate grades Wykres rozrzutu (mikrogeomertia DANE v*c) Wykres rozrzutu (mikrogeomertia DANE v*c),,,7,,9,,,,,,,7,,9,,,, Ra DXD Ra DXD Rys.. Wykres punktowy R a Fig.. R a point diagram
Wyniki badań grubości taśm Wyniki badań grubości taśm z gatunku DXD+AS i DXD+AS przedstawiono na rysunkach 7 9. Do badań użyto po próbek z każdego gatunku. Punkty układają się w pobliżu prostej, co świadczy o tym, że rozkład wyników pomiarów jest rozkładem normalnym. Potwierdzeniem tego są histogramy. Wykres porównawczy grubości taśm z gatunku DXD i DXD przedstawia rysunek. Wyniki pomiarów wskazują na porównywalną grubość taśm badanych materiałów., Wykres normalności Ra DXD (mikrogeomertia DANE v*c), Wykres normalności Ra DXD (mikrogeomertia DANE v*c),,,,,,,,, -, -, -,,, -, -, -, -, -,,,,7,,9,,,, -,,,,7,,9,,,, Rys.. Wykres normalności R a a DXD+AS, b DXD+AS Fig.. R a normality diagram Histogram (mikrogeomertia DANE v*c) Histogram (mikrogeomertia DANE v*c) Ra DXD = *,*normal(x;,;,) Ra DXD = *,*normal(x;,;,97),,7,9,,,,7,9,, Ra DXD Ra DXD Rys.. Histogram R a Fig.. R a histogram Wykres rozrzutu (mikrogeomertia DANE v*c) Wykres rozrzutu (mikrogeomertia DANE v*c) 7 9 7 Rz DXD Rz DXD Rys.. Wykres punktowy Rz Fig.. R z point diagram 9
,,,,,,,,,,, -, -, -, -, -, Wykres normalności Rz DXD (mikrogeomertia DANE v*c) -, 7 Wykres normalności Rz DXD (mikrogeomertia DANE v*c),,,,, -, -, -, -, 9 7 Rys.. Wykres normalności R z Fig.. R z normality diagram Histogram (mikrogeomertia DANE v*c) Histogram (mikrogeomertia DANE v*c) Rz DXD = *,*normal(x;,7;,) Rz DXD = **normal(x;,7;,) 7 7,,,,7, Rz DXD Rz DXD Rys.. Histogram R z Fig.. R z histogram, Wykres porów naw czy Ra dla DXD i DXD Wykres porów naw czy Rz dla DXD i DXD,,,,,,,,,, R a R z Ra Rz DXD DXD DXD DXD Gatunek x min x max x śr R Me s s DXD,,,,,,, DXD,,,,,,97,7 DXD,7,,9 DXD,7,,9 Rys. 7. Wykresy porównawcze a R a dla DXD+ AS i DXD+AS, b R z dla DXD+AS i DXD+AS Fig. 7. Comparative diagrams a R a for DXD+AS and DXD+AS, b R z for DXD+AS and DXD+AS 9
Wyniki badań struktury geometrycznej powierzchni powłoki Wyniki pomiarów struktury geometrycznej powierzchni powłoki, reprezentowanych przez parametry chropowatości R a i R z, dla badanych gatunków taśm przedstawiono na wykresach punktowych, wykresach normalności i histogra- mach (rys. ). Na rysunku 7 przedstawiono wykresy porównawcze parametrów chropowatości R a i R z, badanych gatunków taśm. Wyniki pomiarów wskazują na porównywalne wartości parametrów chropowatości powłoki badanych materiałów. Wykres rozrzutu (grubość pow łoki DANE v*9c) Wykres rozrzutu (grubość pow łoki DANE v*9c) 7 9 Grubość pow łoki DXD 7 9 Grubosć pow łoki DXD Rys.. Wykres punktowy grubości powłoki Fig.. Coating thickness point diagram, Wykres normalności Grubość pow łoki DXD (grubość pow łoki DANE v*9c), Wykres normalności Grubosć pow łoki DXD (grubość pow łoki DANE v*9c),,,,,, -, Ocze kiwana normalna,, -, -, -, -, -, -, 7 9 -, 7 9 Rys. 9. Wykres normalności grubości powłoki Fig. 9. Coating thickness normality diagram Histogram (grubość pow łoki DANE v*9c) Histogram (grubość pow łoki DANE v*9c) Grubość pow łoki DXD = 9**normal(x;,97;,97) Grubosć powłoki DXD = 9**normal(x;,;,) 7 9 7 9 Grubość pow łoki DXD Grubosć pow łoki DXD Rys.. Histogram grubości powłoki Fi g.. Coating thickness histogram 9
Wyniki badań grubości powłoki Wyniki badań grubości powłoki Al-Si taśm z gatunku DXD+AS i DXD+AS przedstawiono na wykresach punktowych, wykresach normalności i histogramach (rys. ). Na rysunku przedstawiono wykresy porównawcze grubości powłoki badanych gatunków taśm. Minimalnie większa grubość powłoki występuje dla taśm z gatunku DXD. Wyniki badań przyczepności powłoki Wyniki obserwacji makroskopowych powłoki Al-Si na taśmach z gatunku DXD+AS i DXD+AS poddanych gięciu na kąt 9 i, piłowaniu pilnikiem i wytłaczaniu przedstawiono w tablicy. Bez względu na rodzaj badań oraz gatunek materiału, powłoka wykazuje dobrą przyczepność do podłoża. Wyniki badań odporności korozyjnej Wyniki obserwacji makro i mikroskopowych powłoki Al-Si na taśmach z gatunku DXD+AS i DXD+AS poddanych działaniu różnych środowisk korozyjnych, w czasie h, przedstawiono w tablicy. Bez względu na rodzaj zastosowanego środowiska korozyjnego, mimo przebarwień i pęknięć powłoka wykazuje odporność korozyjną. Wyniki badań odporności powłoki na działanie cykli cieplnych Wyniki obserwacji powierzchni powłoki, na taśmach z gatunku DXD+AS i DXD+AS, po teście odporności na działanie cykli cieplnych przedstawiono na rysunku. Powłoka wykazuje odporność na działanie cykli cieplnych dla badanych materiałów. Brak jest pęknięć, złuszczeń i przebarwień. Podsumowanie. Badaniom poddano dwa gatunki stalowych taśm z powłoką Al-Si - DXD+AS i DXD+AS stosowanych do wytwarzania rur zgrzewanych, przeznaczo- układów wydechowych. nych na elementy. Badania potwierdzają deklarowany przez producenta Wykres porów naw czy grubości pow łoki dla DXD i DXD DXD DXD g [µm] g, µm Gatunek x min x max x śr R Me s s DXD,,97,,977,99 DXD 7,9, 7,,,99 Rys.. Wykres porównawczy grubości powłoki Al-Si dla poszczególnych gatunków taśm Fig.. Comparative diagram of thickness of Al-Si coating for separate steel grades. Wyniki badań przyczepności powłoki Results of researches of coating adhesion Tablica Table Gięcie 9 Gięcie Piłowanie Wytłaczanie DXD+AS DXD+AS 9
Wyniki badań odporności korozyjnej w środowisku śniegu i błota pośniegowego Results of researches of corrosion resistance in the environment of snow and post-snow mud Tablica Table Środowisko korozyjne DXD+AS DXD+AS Śnieg Błoto pośniegowe (zew) Błoto pośniegowe (wew) Błoto pośniegowe (garaż) a b Rys.. Fragmenty próbek przed i po cyklach cieplnych Fig.. Fragments of samples before and after heat cycles skład chemiczny, zgodny z wymaganiami normy. Wipośrednia warstwa stopowa, charaktery- doczna jest styczna dla metody ogniowego nakładania powłok.. W każdym z badanych gatunków taśm wystąpiło zróżnicowanie własności mechanicznych, grubości taśmy oraz chropowatości i grubości powłoki, co sugeruje potrzebę ciągłej kontroli tych parametrów.. W stanie początkowym powłoka zachowuje zdolność do odkształcania i przyczepność we wszystkich testowanych wariantach badań. Dobrą jakość powłok Al-Si potwierdzają również obserwacje ich zachowania w trakcie próby rozciągania.. Badania korozyjne potwierdzają odporność korozyjną powłoki Al-Si, bez wzglę du na badany gatunek materiału oraz rodzaj zastosowanego środowiska i warunki czasowe przeprowadzonych testów. Niewielkie przebarwienia nie mają wpływu na odporność korozyjną.. Stwierdzono, że wszystkie badane blachy, spełniają wymagania normy w zakresie odporności na cykle cieplne. Nie obserwowano uszkodzeń powłoki w formie rozwarstwień, spękań i utlenienia. 7. Taśmy z gatunku DXD+AS wykazują większą 9
stabilność mierzonych parametrów w porównaniu z gatunkiem DXD+AS. magnetycznym. Pomiar grubości powłok. Metoda magnetyczna.. PN-EN ISO 7, Powłoki niemagnetyczne na podłożu. Badania potwierdziły pełną przydatność taśm stalowych. PN-EN ISO 7:999 Specyfikacje geometrii wyrobów z powłoką Al-Si z gatunku DXD+AS i DXD+ Struktura geometryczna powierzchni: metoda profilowa Ter- i kosmonautyka Badanie +AS do produkcji rur przeznaczonych na elementy miny, definicje i parametry struktury geometrycznej powierzchni. układów wydechowych.. PN-EN :999 Lotnictwo przyczepności powłok metalowych metodą piłowania pilnikiem. Literatura. PN-EN ISO : Farby i lakiery Badanie tłoczności.. PN-EN 7: Taśmy i blachy ze stali niskowęglowych powlekane ogniowo w sposób ciągły do obróbki plastycznej Układy wydechowe tłumiki wydechu. Wymagania i badania. 7. PN-S-:99 Pojazdy samochodowe i motorowery. na zimno. Warunki techniczne dostawy.. PN-EN -: Metale Próba rozciągania Praca naukowa finansowana ze środków na naukę w roku Część : Metoda badania w temperaturze otoczenia. badania własne nr...9. KRZYSZTOF ŻABA SŁAWOMIR KĄC Rudy Metale R nr UKD 9.7 7.:9-: :.79.:9.:9-97:9- BADANIA EFEKTÓW DZIAŁANIA WYSOKIEJ TEMPERATURY, CZASU I ATMOSFERY NA UŻYTKOWE WŁASNOŚCI POWŁOKI Al-Si NA STALOWYCH RURACH PRZEZNACZONYCH NA ELEMENTY UKŁADÓW WYDECHOWYCH W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu wysokiej temperatury (7 C), czasu ( 7 godzin) i atmosfery ochronnej na zachowanie się powłoki Al-Si na stalowych rurach zgrzewanych przeznaczonych na elementy układów wydechowych. Badania przeprowadzono w przemysłowych piecach grzewczych. Analizowano wpływ wymienionych parametrów na zmianę struktury, składu chemicznego, własności oraz przyczepności powłoki. Wyniki badań zobrazowano za pomocą fotografii, mikroanaliz i wykresów. Słowa kluczowe: powłoka Al-Si, rury zgrzewane, temperatura, czas, atmosfera ochronna RESEARCHES OF RESULTS OF PERFORMANCE OF HIGH TEMPERATURE, TIME AND ATMOSPHERE ON APPLICATION FEATURES OF Al-Si COATING ON STEEL TUBES PROVIDED FOR ELEMENTS OF EXHAUST SYSTEMS Steel strips with Al-Si coating are produced by the method of hot dip galvanizing. The condition of forming a continuous dip coating is good wettability of steel by the smelt metal of the coating. Wetting results from mutual diffusion of atoms of liquid metal of the coating and atoms of solid steel. A thin layer of inter-metal phases raises between the Al-Si coating and the steel, referred to as Al-Fe-Si diffusive layer. The diffusion layer provides a protection against corrosion and results in much better adhesion between the steel and the coating in comparison to coatings produced by other methods. Simultaneously, Dr inż. Krzysztof Żaba Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metali Nieżelaznych, Kraków, dr inż. Sławomir Kąc Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Kraków. 9