ПРИАЗОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Калін Микола Андрійович
УДК 621.791. 01: 621. 791: 669
ПІДВИЩЕННЯ ЯКОСТІ МЕТАЛУ ШВА ПРИ ЗВАРЮВАННІ ЕЛЕКТРОДАМИ З КИСЛИМ ПОКРИТТЯМ ШЛЯХОМ ЗАСТОСУВАННЯ ЧАВУННОГО ПОРОШКУ
Спеціальність: 05.03.06 – Зварювання та споріднені технології
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Маріуполь – 2003
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Українській інженерно-педагогічній академії Міністерства освіти і науки України, м. Харків
Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент
Єфіменко Микола Григорович
Українська інженерно-педагогічна академія, (м. Харків)
завідувач кафедри "Зварювального
виробництва"
Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор
Чигарьов Валерій Васильович,
Приазовський державний технічний університет, (м. Маріуполь)
завідувач кафедри "Металургія і технологія зварювального
виробництва"
кандидат технічних наук,
Зареченський Анатолій Васильович,
ВАТ "ДСКТІ" концерну "Азовмаш" (м. Маріуполь),
старший науковий співробітник
Провідна установа: Національний технічний університет України "Київський
політехнічний інститут" (м. Київ).
Захист відбудеться " 19 " грудня 2003 р. о 1200 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К12.052.01 при Приазовському державному технічному університеті за адресою: 87500, ПДТУ, вул. Університетська 7, м. Маріуполь Донецької області, Україна.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Приазовського державного технічного університету за адресою: 87500, ПДТУ, вул. Апатова, 115.
Автореферат розісланий " 08 " листопада 2003 року.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради
доктор технічних наук, професор В. А. Маслов
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми.Використання електродів загального призначення з кислим покриттям для зварювання вуглецевих і низьколегованих сталей у теперішній час не забезпечує по ряду показників необхідної якості зварних швів і їх зварювально-технологічних властивостей на рівні рутилових електродів. Основною причиною, що гальмує використання ільменітових електродів є наявність великої кількості неметалічних включень і високий вміст кисню у наплавленому металі, що призводить до зниження його механічних властивостей. Крім того, наявність ільменітового концентрату у складі покриття підвищує його окислювальний потенціал, що погіршує зварювально-технологічні властивості електродів. Підвищення якості металу шва шляхом використання традиційної системи розкислення зварювальної ванни феромарганцем і частково феросиліцієм вичерпало свої можливості.
Спроби використання в якості розкислювача вуглецю у вигляді графіту, деревинного вугілля чи сажі не дали бажаних результатів. Тому пошук нових рішень у системі розкислення і створенні зварювальних електродів із кислим покриттям, при забезпеченні покращення якості металу шва, зварювально-технологічних властивостей електродів і санітарно-гігієнічних умов зварювання – завдання актуальне, що має важливе народногосподарське значення.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана в Українській інженерно-педагогічній академії на кафедрі зварювального виробництва при особистій участі автора в період з 1996 по 2002 р. Направлення роботи відповідає державній бюджетній темі № 6118 "Дослідження і розробка ресурсозберігаючих технологій, матеріалів і обладнання для зварювання, наплавки і лиття."
Мета і задачі досліджень. Метою роботи є підвищення якості металу шва і зварювально-технологічних властивостей електродів з кислим покриттям шляхом удосконалення системи розкислення за рахунок використання вуглецю у складі чавунного порошку, як розкислювача при зварюванні плавленням.
Поставлена мета досягалась вирішенням наступних задач:
встановленням впливу вуглецю на окислювально-відновлювальні процеси при зварюванні плавленням;
встановленням можливості і ефективності використання в якості розкислювача вуглецю у зв'язаному стані;
розробкою методики і розрахунком рівноважного вмісту вуглецю і марганцю в електродних покриттях кислого виду;
встановленням механізму і схеми окислення вуглецю, що використовується в якості розкислювача у складі чавунного порошку;
встановленням впливу чавунного порошку в покритті ільменітових електродів на відновлювальні процеси при зварюванні;
визначенням впливу розкислення чавунним порошком на якість металу шва і зварювально-технологічні властивості ільменітових електродів.
Об'єкт дослідження – якість металу шва і зварювально-технологічні властивості електродів.
Предмет дослідження – процес розкислення металу шва шляхом використання чавунного порошку у покритті ільменітових електродів.
Методи досліджень.В роботі використано метод термодинамічного аналізу окислювально-відновлювальних процесів, що протікають з участю вуглецю одночасно в трьох фазах – металевій, шлаковій і газовій, а також при дослідженні впливу чавунного порошку на відновлення кремнію, титану і алюмінію із їх оксидів.
Розроблена методика дослідження процесу окислення вуглецю на стадії краплі. Критерієм кількісної оцінки достатності розкислення вуглецем являється залишковий вміст вуглецю в металі шва. Проведені дослідження показали хорошу чутливість, відтворюваність і надійність запропонованої методики.
В роботі використовувались стандартні методи досліджень неметалевих включень, структури і механічних властивостей наплавленого металу. Склад металу шва і електродних крапель визначався хімічним аналізом. Дослідження зварювально-технологічних властивостей і санітарно-гігієнічних характеристик електродів проводилося по відомим методикам.
Наукова новизна одержаних результатів. На підставі термодинамічного аналізу окислювально-відновлювальних реакцій при зварюванні плавленням встановлено, що для розкислення металу шва доцільнішим є використання вуглецю у зв'язаному стані, у вигляді чавунного порошку.
В результаті досліджень окислювально-відновлювальних процесів при зварюванні ільменітовими електродами, що вміщують чавунний порошок, показано, що TiO2 може слугувати додатковим окислювачем вуглецю, поряд з FeO.
Встановлена залежність вмісту вуглецю у наплавленому металі від