LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Підвищення якості металу шва при зварюванні електродами з кислим покриттям шляхом застосування чавунного порошку

окислювальної здатності покриття, що визначається вмістом ільменіту і FeMn в покритті, або ільменіту в покритті і Mn у наплавленому металі.

Досліджений механізм і запропонована схема процесу окислення зв'язаного вуглецю при плавленні ільменітових електродів.

Встановлено, що процес окислення вуглецю чавунного порошку протікає в шлаковій фазі під нижньою частиною краплі. Окислювачем вуглецю у розплаві є кисень, що розчинений в металі і надходить із шлаку.

Показана ефективність впливу розкислення металу зв'язаним вуглецем на зменшення кількості неметалічних включень, вміст кисню і підвищення механічних властивостей наплавленого металу.

Розроблено новий склад покриття електродів ільменітового виду з використанням в якості розкислювача чавунного порошку.

Практичне значення одержаних результатів. На основі проведених досліджень розроблені зварювальні електроди ільменітового виду, що містять нову мінеральну сировину, а в якості додаткового розкислювача – чавунний порошок. Це дозволило підвищити якість наплавленого металу і зварювально-технологічні властивості ільменітових електродів до рівня рутилових, що зазначено в актах промислових випробовувань на ВАТ "ХТЗ" і ВАТ "Турбоатом" м. Харків.

Технологія виготовлення розроблених електродів запроваджена на ДП "Завод ім. Малишева" (м.Харків). Використання нових електродів зменшує ціну кілограму наплавленого металу у порівнянні з електродами МР-3 на 25 % і дає економічний ефект в сумі 91,5 тис. грн. на рік.

Особистий внесок здобувача. Дисертанту належать: розрахунки констант рівноваги реакцій утворення оксидів і реакцій відновлення елементів із оксидів вуглецем у трьох фазах, побудова рядів вірогідного протікання окислювально-відновлювальних реакцій з участю вуглецю для характерних температур зони плавлення при дуговому зварюванні; отримання розрахункових формул для встановлення кількості відновлених елементів в залежності від вмісту вуглецю в наплавленому металі, доказ, що TiO2 може слугувати додатковим окислювачем вуглецю; встановлення можливості і доцільності використання чавунного порошку в якості розкислювача і розробка методики розрахунку максимально допустимої кількості вуглецю, у вигляді чавунного порошку, в електродному покритті: встановлення механізму і розробка схеми процесу окислення вуглецю чавунного порошку, доказ, що швидкість окислення вуглецю у складі чавунного порошку на стадії краплі в два рази вища ніж графіту.

Апробація результатів дисертації. Основні положення, наукові та практичні результати роботи доповідались та обговорювались на наукових семінарах кафедри зварювального виробництва у 1998 - 2002 р, на І Міжнародній конференції по зварювальним матеріалам країн СНД м. Краснодар, 1998 р., на Міжнародній конференції "Сварка и родственные технологии 2002", м. Київ, 2002 р., на науково-методичній конференції "Безпека життєдіяльності", Харків, 2002 р., на другій Міжнародній конференції "Проблеми технічного сервісу сільськогосподарської техніки", м. Харків, 2003 р. У повному обсязі дисертація доповідалась на наукових семінарах кафедри "Зварювального виробництва" Української інженерно-педагогічної академії м. Харків, "Металургія і технологія зварювального виробництва" Приазовського державного технічного університету м. Маріуполь і відділів № 37, 10, 15, 18, 39 ІЕЗ ім. Є.О. Патона м. Київ в 2003 р.

Публікації. По матеріалам дисертації опубліковано 5 статей у фахових виданнях за переліком ВАК, 5 доповідей на науково-технічних конференціях та отримано 2 патенти України на винахід.

Структура та обсяг дисертації.Дисертація складається зі вступу, п'яти розділів, загальних висновків, списку використаних джерел (118 найменувань) та трьох додатків. Повний обсяг дисертації 190 сторінок, основна частина викладена на 124 стор. і містить 21 малюнок та 39 таблиць.


ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтована актуальність теми дисертаційної роботи, сформульована мета і завдання дослідження, викладена її наукова новизна і практична цінність.

У першому розділі аналізується широка номенклатура зварювальних електродів загального призначення з кислим покриттям. Відмічається, що ріст випуску електродів з рутиловим покриттям обмежений дефіцитом рутилового концентрату як в Україні, так і на світовому ринку. У зв'зку з цим у багатьох країнах світу ведуться роботи по створенню електродів на базі ільменітового концентрату. Але, ільменітовий концентрат (FeOTiO2) містить до 40 % оксидів заліза, що підвищує вміст кисню і неметалічних включень у металі шва, знижує механічні властивості і ударну в'язкість наплавленого металу, а також погіршує зварювально-технологічні властивості електродів у порівнянні з рутиловими. Для підвищення якості наплавленого металу необхідне додаткове розкислення наплавленого металу елементом, який би зменшував кількість розчиненого кисню і неметалічних включень. Традиційна система розкислення з використанням феромарганцю і частково феросиліцію себе вичерпала і не може дати задовільного результату. Ще у працях М.Г. Слов'янова вказувалось на можливість використання чавуну в якості розкислювача зварювальної ванни, що частково може заміняти феромарганець. Але надалі ця ідея не знайшла розвитку при розробці зварювальних електродів. У працях А.А. Єрохіна, А.Г Мазеля, А.А. Алова, І.К. Походні та інших авторів наведені результати досліджень по використанню в якості розкислювача вуглецю у вільному стані, наприклад у вигляді графіту, сажі, деревинного вугілля. Але ці роботи не привели до створення якісних зварювальних електродів з кислим покриттям у зв'язку з недостатнім окисленням вільного вуглецю в дуговому проміжку і переходом його у наплавлений метал, що призводить до утворення пор і тріщин у металі шва. На основі вивченого матеріалу сформульована ціль і задачі досліджень, що полягають у підвищенні якості металу шва і зварювально-технологічних властивостей електродів з кислим покриттям шляхом удосконалення системи розкислення за рахунок використання в якості розкислювача вуглецю у складі чавунного порошку.

У другому розділі наведені методики теоретичних та експериментальних досліджень, використані матеріали і обладнання, застосована технологія зварювання. В якості розкислювача металу шва використовувався феромарганець марки ФМн 1,0 по ГОСТ 4755. Використовували порошок з чавуну марки СЧ 18 по ГОСТ 1412, який містить 3,5 % вуглецю. Вільний вуглець використовували у вигляді графіту кристалічного марки ГСМ-2 по ГОСТ 18191. Дослідні варіанти електродів (табл. 1, 2) виготовляли методом опресовки з коефіцієнтом маси покриття 0,45...0,47. Вони містили однакову еквівалентну кількість вуглецю по відношенню до маси електродного дроту, що становила 0,12; 0,16; 0,20; 0,24; 0,28; 0,32; 0,36 %. В якості джерел живлення для зварювання використовували трансформатор ТД-502.У3 і випрямляч