Наумейко Сергiй Михайлович. Розробка самозахисного порошкового дроту для зварювання низьколегованих сталей в усiх просторових положеннях

Краткое описание

Наумейко Сергiй Михайлович. Розробка самозахисного порошкового дроту для зварювання низьколегованих сталей в усiх просторових положеннях : Дис... канд. наук: 05.03.06 2003

НАУМЕЙКО С.М. Розробка самозахисного порошкового дроту для зварювання низьколегованих сталей в усіх просторових положеннях.-Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.06-Зварювання та споріднені технології”. - Інститут електрозварювання ім.Є.О.Патона НАН України, Київ, 2003.
Дисертація присвячена питанням розробки самозахисного порошкового дроту трубчатої конструкції для зварювання металоконструкцій із низьковуглецевих низьколегованих сталей в усіх просторових положеннях.
Досліджуються процеси формування газового захисту при плавленні самозахисного порошкового дроту. Викладаються результати досліджень і розрахунків процесів газоутворення з урахуванням кінетичних параметрів реакцій, обчислених на основі експериментальних даних. Вивчаються металургійні і технологічні шляхи зниження вмісту азоту в металі шва при зварювання порошковим дротом. Визначаються перспективні для рішення поставленої задачі композиції газоутворюючої частини осердя порошкового дроту.
Розглядаються умови формування структури металу швів, легованих нітридоутворюючими елементами і проводяться результати дослідження впливу легування на характеристики його міцності й ударної в'язкості. На основі проведених досліджень визначаються області легування системи C-Si-Al-Mn-Ni-Zr, яка забезпечує необхідні механічні властивості металу шва і зварного з’єднання.
Викладаються результати розробки експериментально-розрахункового методу прогнозування зварювально-технологічних властивостей самозахисного порошкового дроту за даними фізико-хімічних властивостей солеоксидних фторидно-базисних шлакових систем.
Аналізується ефективність застосування розробленого порошкового дроту.

1.При зварюванні самозахисним порошковим дротом трубчатої конструкції використання активних нітридоутворюючих елементів, для запобігання азотної пористості, у кількостях, що призводить до утворення нітридів у рідкому залізі призводить до засмічення металу нітридними включеннями і зниженню в’язко-пластичних властивостей металу шва. Створення ефективного газошлакового захисту металу вимагає спільного рішення проблем одержання необхідних металургійних і технологічних властивостей шлаку і динаміки газовиділення, що не порушує процес плавлення порошкового дроту і перенос електродного металу. Використання солеоксидних сумішей з карбонатами при обмежені кількості нітридоутворюючих є перспективним для регулювання захисних властивостей осердя порошкових самозахисних дротів.
2.Ефективність шлакового захисту при використанні фторидно-оксидних сумішей зростає при зростанні кількості шлакоутворюючих у дроті, оптимальним є кількість шлакоутворюючих в осередді дроту 9-12% від маси дроту, при 3-5% газоутворюючих.
3.Встановлено, що карбонат літію у суміші з фторидно-оксидною системою на основі BaF2-LiF-MgO забезпечує кращу динаміку газовиділення у широкому інтервалі температур (від 400 до 1100С) і формує стійкий газовий потік із осердя при зварювальних швидкостях нагріву і плавлення дроту. Запропонована базова шлакоутворююча система сердечника порошкового дроту на фторидно-оксидно-карбонатній основі, що включає композицію фторидів барію і літію, оксиду магнію і карбонату літію.
4.Виявлено, що використання фторидно-оксидно-карбонатної газошлакоутворюючої системи дозволяє отримати бездефектні шви при використанні в якості нітридоутворюючого елемента алюмінію в кількостях менше 0,7% (мас.), що не призводить до утворення нітридів у рідкому металі і дозволяє зв'язувати поглинений азот у нітриди при охолодженні металу шва. Для одержання необхідних в’язко-пластичних властивостей при цьому необхідно шляхом легування через осердя досягти одержання дрібнодисперсних в’язких структурних складових металу шва.
5.Встановлено, що легування через осердя металу шва алюмінієм у комплексі з марганцем і нікелем дозволяє компенсувати несприятливу феритизующу дію алюмінію й отримати високу долю дисперсних складових у твердому металі. Додаткове мікролегування цирконієм сприяє утворенню дисперсних нітридо-карбідних включень. Оптимальний хімічний склад металу шва: C~0,1...0,15 %(мас.); Si~0,1...0,15 %(мас.); Mn~1,0...1,2 %(мас.); Al~0,6...0,7 %(мас.); Ni~0,9...1,0 %(мас.); Zr~0,01...00,015%(мас.), який забезпечує високі механічні властивості металу шва і зварного з’єднаня, а саме: границю текучості не нижче 520 МПа й ударну в’язкість не нижче 50 Дж/см2при-60С.
6.Ефективне зварювання в різних просторових положеннях може бути реалізоване шляхом регулювання в'язкості і поверхневого натягу шлаків у діапазоні температур плавлення і твердіння. Розрахунково-експериментальним методом встановлені оптимальні діапазони значення поверхневого натягу (300350 мДж/м2при 1673 К) і температурної залежності динамічної в'язкості (від 0,04 до 0,07 Па*с в діапазоні температур 1200-1600 К). На основі отриманих даних оптімизований склад газошлакоутворюючої частини дроту.
7.Розроблено самозахисний порошковий дріт малого діаметра (1,6 і 1,2 мм) трубчатої конструкції. При зварюванні дротом 1,6 мм забезпечуються наступні механічні властивості: sв=630640МПа; sт=520530МПа, d28%, KCV-60С=50...55 Дж/см2, що відповідає вимогам до порошкового дроту типу ПС-49 А2В за ГОСТ 26271. На склад дроту оформлена заявка на патент України №2002053974 від 15.05.2002.
8. Розроблено технічну документацію (ТУ У 28.7-05416923.059-2002) на дріт ПП-АН60.
Проведена дослідно-промислова перевірка дроту при зварюванні будівельних металоконструкцій у монтажних умовах. Досягнуті високі показники якості зварних з'єднань, підвищення продуктивності і якості виготовлення металоконструкцій.