Літвінов Олександр Павлович. Розроблення самозахисного порошкового дроту для наплавлення деталей, що працюють в умовах гідроабразивного зносу

Короткий опис

Літвінов Олександр Павлович. Розроблення самозахисного порошкового дроту для наплавлення деталей, що працюють в умовах гідроабразивного зносу : Дис... канд. наук: 05.03.06 2004

Літвінов О.П. Розробка самозахисного порошкового дроту для наплавлення деталей, що працюють в умовах гідроабразивного зносу. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.06 «Зварювання і споріднені технології». Приазовський державний технічний університет Міністерства освіти і науки України, Маріуполь, 2003 р.
Дисертація присвячена питанню поліпшення технологічних характеристик процесу наплавлення і складу порошкового дроту для дугового наплавлення деталей з комплексно легованих сталей, що працюють в умовах гідроабразивного зносу.
Був проведений комплекс теоретичних і експериментальних досліджень, спрямованих на розвиток методів розрахунку, уточнення вихідних даних, вирішення оптимізаційних задач і, як наслідок, поліпшення технологічних характеристик процесу наплавлення і складу порошкового дроту для електродугового наплавлення деталей з комплексно легованих сталей.
Розроблено склад металу (2,08% C; 2,36% Mn; 1,42% Si; 11,6% Cr; 1,82% V; 2,08% Mo; 0,88% Ti; 4,15% W) для відновлення деталей з комплексно легованих сталей, що працюють в умовах гідроабразивного зносу, з оптимальним поєднанням зносостійкості і технологічності.
Розроблено порошковий дріт із змістом газошлакоутворюючих (плавиковий шпат: карбонатний шлам: мартенівський шлак: датолітова руда =4:2:2:2) у кількості 20-25% у шихті, що забезпечує високі зварювально-технологічні властивості.
Розроблені технологічний процес і порошковий дріт пройшли промислові іспити в умовах ВАТ «Завод дорожніх машин» (м. Бердянськ Запорізької обл.) і рекомендовані до використання в машинобудуванні для наплавлення деталей, що працюють в умовах гідроабразивного зносу. Впровадження результатів роботи дозволило одержати річний економічний ефект у сумі 53,6 тис.грн. (у цінах 2003 р.).

Наведено теоретичне узагальнення і нове рішення науково-технічної задачі зниження втрат електродного металу і легуючих елементів при наплавленні комплексно легованого сплаву самозахисним порошковим дротом, що необхідно для підвищення експлуатаційних характеристик зносостійкого наплавленого металу.
Установлено характер впливу кількості й співвідношення плавикового шпату, карбонатного шламу, мартенівського шлаку і датолітової руди в шихті комплексно легованого самозахисного порошкового дроту на характеристики крапельного переносу, втрати електродного метала и коефіцієнти переходу легуючих елементів у наплавлений метал, при цьому статистичний кореляційний зв’язок між масою переношуваних крапель и втратами електродного металу відсутній, а дрібнокрапельний перенос не обов’язково відбувається з мінімальним розбризкуванням.
Показано, що зростання концентрації карбонатного шламу або мартенівського шлаку в газошлакоутворюючій частині шихти порошкового дроту понад 40-50 % призводить до значного зниження параметрів макропереносу електродного металу. Це пояснюється зростанням окислення металу крапель і зниженням поверхневого и міжфазного натягу. Для порошкових дротів з невисокою окислювальною спроможністю шихти з підвищенням вмісту газошлакоутворюючих компонентів у сердечнику до 20-25 % характеристики макропереносу зростають, при подальшому підвищенні до 35 %- зменшуються. Зварювальний струм і напруга дуги істотно впливають на значення m и t при вмісті газошлакоутворюючих компонентів у шихті до 20-25 % и невеликій окислювальній спроможності сердечника.
Визначено, що на втрати електродного металу найбільший вплив має введення до газошлакоутворюючої частини шихти карбонатного шламу понад 20-25 %. Це пов’язано з інтенсивною дисоціацією в зоні плавлення дроту карбонатів кальцію, магнію, натрію та активним виділенням газів. Підвищення вмісту карбонатного шламу в газошлакоутворюючій частині шихти понад оптимального, що становить 20-25 %, призводить до значних втрат C, Mn, Si, Cr, V, Mo, W, Ti. Мартенівський шлак и датолітова руда мають менший вплив на коефіцієнти переходу згаданих легуючих елементів.
Доказано, що для одержання малих втрат електродного металу і високих коефіцієнтів переходу легуючих елементів доцільно застосовувати як газошлакоутворюючі компоненти самозахисного порошкового дроту плавиковий шпат, карбонатний шлам, мартенівський шлак та датолітову руду в співвідношенні 4:2:2:2 при загальному їх вмісті у шихті 20-25 %.
На основі встановлених закономірностей впливу легуючих присадок на їх перехід до наплавленого металу розроблено статистичну модель комплексного легування у вигляді системи рівнянь, придатної для прогнозування хімічного складу металу, наплавленого самозахисним порошковим дротом із оптимальним сполученням газошлакоутворюючих компонентів.
Із використанням як параметрів оптимізації зносостійкість за різних кутів атаки гідроабразивної суміші і схильність до утворення тріщин, методом планування багатофакторного експерименту розроблено склад металу 210Х12В4М2Г2СФТ для відновлення й зміцнення корпусів багерних насосів із поєднанням оптимальних зносостійкості та технологічності. Структура метала складається з аустеніту, ледебуритної евтектики й дрібних карбідів, що забезпечує високі пластичні властивості наплавленого металу при низькій схильності до тріщиноутворення.
Визначено склад сердечника самозахисного порошкового дроту, газошлакоутворюючими компонентами якого є плавиковий шпат, карбонатний шлам, мартенівський шлак и датолітова руда. В оптимальному співвідношенні вони забезпечують мінімальні втрати легуючих елементів, добрі зварювально-технологічні властивості. При наплавленні на режимах IЗВ= 300-350 А, UД= 28-30 В продуктивність становить 5,5-6,8 кг/ч.
Розроблений самозахисний порошковий дріт пройшов промислові випробування в умовах ВАТ «Завод дорожніх машин» (м. Бердянськ, Запорізька обл.) і рекомендований до застосування в машинобудуванні для наплавлення деталей, що працюють в умовах гідроабразивного зносу.
Впровадження результатів роботи дозволило одержати річний економічний ефект у сумі 53,6 тис.грн. (у цінах 2003 г.).