Малигіна Світлана Валеріївна. Розробка покриття для захисту металоконструкцій від розплавлених електродних бризок при зварюванні з попереднім підігрівом виробів

brief description

Малигіна Світлана Валеріївна. Розробка покриття для захисту металоконструкцій від розплавлених електродних бризок при зварюванні з попереднім підігрівом виробів : Дис... канд. наук: 05.03.06 2008

Малигіна С.В. Розробка покриття для захисту металоконструкцій від розплавлених електродних бризок при зварюванні з попереднім підігрівом виробів. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.03.06 - «Зварювання та спорідненні процеси і технології» - Приазовський державний технічний університет Міністерства освіти і науки України, Маріуполь, 2007.
В дисертації вирішено науково-технічну проблему підвищення техніко-економічних характеристик процесу зварювання відкритою дугою на основі розробки практичних рекомендацій з удосконалення складу захисного покриття та технології зварювання. Розроблено склад захисного покриття для зварювання виробів з їх попереднім підігрівом. Запропоновані фізико-математична модель формоутворення шва та експериментальні залежності дозволяють виконувати розрахунок і вирішувати задачі з оптимізації параметрів режиму зварювання відкритою дугою по захисному покриттю. Розроблено методику аналізу впливу стану кромок, що зварюють, на стабільність процесу зварювання.Розроблено програмно-методичний комплекс для розрахунку технологічних параметрів процесу зварювання по захисному покриттю. Результати роботи впроваджені на ряді підприємств України з економічним ефектом більше 160 тис. грн. Ряд наукових розробок впроваджено у навчальний процес, використовується у науково-дослідній роботі студентів і аспірантів.

1. У дисертації виконано нові науково обґрунтовані розробки в галузі технології процесу зварювання, що забезпечують вирішення важливої науково-технічної проблеми зниження набризкування і трудомісткості при зварюванні плавленням відкритою дугою (у середовищі вуглекислого газу, ручному дуговому зварюванні, зварюванні порошковим дротом), підвищення продуктивності процесу, якості зварного з’єднання і терміну його експлуатації, забезпечення економії матеріальних ресурсів на основі розроблення технологічних рекомендацій.
2. Запропоновано і реалізовано на практиці удосконалену методику точного оперативного аналізу впливу стану зварюваних кромок на стабільність процесу зварювання і мікроконтролерну систему моніторингу стабільності дугового процесу, що передбачає реєстрацію, збереження та передавання на комп’ютер виміряної інформації з подальшим відтворенням необхідного потоку даних, одержуваних під час зварювання. Їх застосування дозволяє раціонально проектувати склади захисних покриттів і корегувати режими зварювання по них у більш вузькій зоні пошуку для забезпечення оптимальних зварювально-технологічних характеристик і якості металу шва.
3. Результати дослідження стійкості покриттів до теплового впливу при зварюванні з попереднім підігрівом показали, що при використанні рідкоскляного дисперсійного середовища термостійкість покриттів стабільно висока (А= 11,6-12,8 Дж/мм), яка не залежить від температури в інтервалі 20-1000С.
4. Із використанням методу планування експерименту розроблений склад захисного покриття для зварювання виробів з їх попереднім підігрівом, масс.%: підмильний луг 16-18; мінералізатор 15-17; марганцевокислий калійKMnO40,03-0,04; алюміній фтористийAlF32,5-3,0; оксид цирконіюZrO218-20; водяний розчин рідкого скла щільністю 1350-1450 кг/м3 решта, яка має такі теплофізичні властивості (після термообробки):с=2616 кг/м3;л= 0,24218 Вт/(м К);а= 55310-4м2/с. Його використання у виробничих умовах забезпечує захист основного металу, не впливаючи негативно на зварювально-технологічні характеристики та якість металу шва.
5. Вперше установлено, що для забезпечення потрібної якості зварного з’єднання необхідно при зростанні кількості покриття понад 2,0-2,5% площі поперечного переріза шва і зниженні теплової потужності дуги знижувати припустимі швидкості зварювання відповідно до запропонованої залежності режиму зварювання в функції товщини захисного шару.
6. Експериментально встановлено, що, за умов наявності на поверхні металу захисного покриття, застосування безпосереднього збудження дуги у міжелектродному проміжку, що скорочується, є ефективним та економічно доцільним у разі введення до складу покриття компонентів, які легко іонізуються, у кількості не менше 15%. Це дозволяє скоротити час установлення дугового процесу до 0,02-0,03с і підвищити якість початкової ділянки зварного шва (відсутність кратерів, структур закалювання, мікротріщин, що виступають осередками руйнування).
7. Дослідженнями залежності рівня концентрації пилу і токсичних речовин від режимів зварювання у вуглекислому газі, ручного дугового зварювання по захисному покриттю встановлено види шкідливих виділень, кількість яких не перевищує регламентованих гранично припустимих концентрацій.
8. Вперше розроблено програмно-методичний комплекс математичних моделей та алгоритмів прийняття рішень при багатокритеріальній оптимізації технологічних параметрів процесу зварювання по захисному покриттю виробів з попереднім підігрівом, який забезпечує мінімізацію ймовірності виникнення дефектів на основі комбінації комп’ютерної імітації процесу зі статистичними методами оцінки ймовірності одержання з’єднань із заданими показниками якості. Його використання дозволяє оперативно знижувати вплив виробничо-технологічних чинників на можливість утворення зварювальних дефектів шляхом коригування процесу з урахуванням вимог щодо надійності устаткування і раціональності дій персоналу.
9. Виконані наукові дослідження і запропоновані на їх основі практичні рішення підтверджено в умовах дослідно-промислової перевірки та експлуатаційних іспитів в АТ «Маріупольський металургійний комбінат ім. Ілліча» (м. Маріуполь), АТ «Дружківський машинобудівний завод» (м. Дружківка), АТ «Завод «Дніпропрес» (м. Дніпропетровськ), в Українському науково-дослідному інституті металургійного машинобудування УкрНДІМеталургМаш і впроваджено з економічним ефектом понад 160 тис. грн.