РАЗВИТИЕ НАУЧНЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСНОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ И КАЧЕСТВА ШИРОКОСЛОЙНОЙ НАПЛАВКИ ПОД ФЛЮСОМ

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ  ЗМІСТ  РОБОТИ

У введенні обґрунтована актуальність вирішуваної в дисертації проблеми, її наукове і виробниче значення; сформульовані мета і завдання, які необхідно було вирішити в ході виконання роботи; описані об'єкт, предмет і методи досліджень; приведені наукові і практичні результати, дані про апробацію роботи і особистий внесок автора.

У першому розділі «Широкошарове наплавлення зносостійких і корозійностійких шарів. Стан, проблеми, перспективи розвитку» проведено аналіз умов експлуатації і причин виходу з ладу сталевих валків гарячої прокатки та деталей металургійного обладнання, що піддаються інтенсивному зносу і корозії, що супроводжується зниженням продуктивності агрегатів і якості продукції, що випускається. Зменшити швидкість зносу, підвищити опір розтріскуванню можна, використовуючи технологічні процеси відновлення деталей шляхом нанесення на поверхню шарів з особливими властивостями. Такий підхід технічно і економічно виправданий, якщо врахувати, що умови експлуатації серцевини виробу (наприклад, прокатного валка) значно відрізняються від поверхневих шарів, схильних до впливу підвищеної температури, високого питомого тиску, динамічного навантаження. Наплавлення дозволяє істотно збільшити довговічність валків, скоротити їх витрату, збільшити вихід придатного прокату, знизити витрати по переробці і собівартість прокату.

Проблемі наплавлення прокатних валків і деталей металургійного обладнання присвячені праці Б.Є. Патона, І.І. Фруміна, К.В. Багрянського, Ю.В. Білоусова, В.В. Вєтра, П.В. Гладкого, С.В. Гулакова, Ф.Д. Кащенка, І.О. Кондратьєва, Г.В. Ксендзика, Ю.М. Кускова, Е.І. Лейначука, Л.К. Лещинського, Л.С. Малінова, В.І. Махненка, Б.І. Медовара, В.А. Ніколаєва, Б.І. Носовського, І.К. Походні, І.О. Рябцева, В.Я. Саєнка, Г.М. Соколова, М.А. Тилкіна, В.В. Чигарьова, С.Я. Шехтера, Ю.А. Юзвенка, інших вітчизняних і зарубіжних вчених.

Аналіз літературних даних і попередніх досліджень, показав необхідність розробки нових прийомів формування наплавлених шарів, які забезпечують високу тріщиностійкість композиції. Тому одним з основних завдань дисертаційної роботи є дослідження і розробка процесу широкошарового наплавлення і обладнання для його реалізації, що дозволяють формувати такі шари на поверхні великих валків гарячої прокатки і деталей металургійного обладнання.

Процес наплавлення повинен забезпечити отримання складу металу, що відповідає необхідним характеристикам, відсутність дефектів і надійне сплавлення з основним металом, можливість нанесення на великі поверхні виробів. Для дотримання цих вимог потрібний обґрунтований вибір відповідних наплавних матеріалів і раціональної технології наплавлення. Порушення вказаних вище вимог веде до зниження експлуатаційних характеристик наплавлених виробів, вимагає додаткових витрат. В зв'язку з цим, потрібне проведення досліджень і розробка нової технології широкошарового високопродуктивного наплавлення, що забезпечує високу якість формування наплавленого шару і зони сплавлення.

Наприкінці розділу сформульована мета роботи і визначені основні задачі дослідження для досягнення поставленої мети.

Другий розділ «Дослідження і вдосконалення процесу широкошарового наплавлення стрічковим електродом під флюсом» присвячено дослідженню і вдосконаленню процесу широкошарового наплавлення стрічковим електродом під флюсом шляхом керування формоутворенням зварювальної ванни, отримання необхідного складу наплавленого металу, забезпечення надійного сплавлення з основним металом і між шарами, відсутності дефектів форми валика і зони проплавлення.

Для наплавлення великого об'єму металу на великогабаритні вироби, що особливо вимагають високотемпературного підігрівання протягом усього періоду наплавлення, доцільно використовувати способи, які дозволяють не лише скоротити час наплавлення, але й забезпечити зменшення витрати енергетичних ресурсів (електроенергії, природного газу), з чим також пов'язано поліпшення екологічної обстановки.

Для нанесення зносостійких і корозійностійких шарів широкого розповсюдження набуло наплавлення стрічковим електродом під флюсом. Ефективність застосування способу наплавлення стрічковим електродом, передусім, залежить від співвідношення ширини і товщини стрічки, що пов'язано з впливом цього співвідношення на характер процесу, форму і розміри зварювальної ванни, ефективність проплавлення. Дослідження особливостей процесу наплавлення стрічковим електродом дає можливість використання цього способу для вирішення проблеми отримання багатошарових наплавлених композицій з необхідним рівнем легування кожного шару, а також високим градієнтом зміни властивостей на границях шарів.

Слід зазначити, що спосіб наплавлення стрічковим електродом має ряд особливостей, які обмежують його більш повне використання, що пов'язано з появою дефектів формування наплавленого шару і зони сплавлення: підрізів, напливів, крайових непроварів, шлакових включень, несплавлення.

Проблемі поліпшення якості наплавлення стрічковим електродом під флюсом присвячені праці І.І. Фруміна, Ю.М. Бєлова, Ю.В. Білоусова, М.О. Волосова, С.В. Гулакова, В.К. Каленського, Т.Г. Кравцова, В.Г. Крутіховського, В.П. Лаврика, Л.К. Лещинського, В.Ю. Мастенка, Ю.А. Панчішина, О.Д. Размишляєва, Е.Г. Старченка, Ф.А. Хомуська, F. Eichho , U. Franz, R. Killing, G. Kretschman, F. Neff, W. Newell, H. O ig, P. Scherl, C. Минато, C. Накано, інших вітчизняних і зарубіжних вчених.

При наплавленні стрічковим електродом під флюсом введення тепла джерела нагріву в основний метал розосереджене по ширині зварювальної ванни. Це служить однією з причин утворення дефектів формування наплавленого шару, особливо на краях, тим більше при перекритті суміжних валиків. Слід також відмітити залежність ефективності проплавлення від характеру та умов протікання процесу наплавлення під флюсом. Із зростанням долі струму шунтування дуги через розплавлений шлак і відповідним зменшенням струму дуги – ефективність проплавлення знижується.

Уникнути утворення дефектів дозволяють способи наплавлення стрічковим електродом, що забезпечують збільшення тепловкладення і масопереносу розплавленого металу на краях ванни (додаткового електроду у вигляді розташованого на краю дроту, або відбортовки (профілізації) однієї або двох бічних кромок стрічки). Тим самим перерозподіляється теплова потужність джерела, компенсується збільшений тепловідвід на краях, регулюється розподіл та інтенсивність потоків розплавленого металу, змінюється геометрія зони проплавлення. Значно більші можливості керування процесом формування ванни має складений стрічковий електрод, що складається з декількох стрічок, взаємне розташування яких може регулюватися.