Диссертация (1025596)
Текст из файла
ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТНа правах рукописиГУЩИН ДМИТРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧУДК 621.791ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МОДИФИЦИРОВАНИЯ МЕТАЛЛАШВА ПРИ СВАРКЕ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ ПОД ФЛЮСОМ СМЕТАЛЛОХИМИЧЕСКОЙ ПРИСАДКОЙСпециальность 05.02.10 – Сварка, родственные процессы и технологииДИССЕРТАЦИЯна соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель:доктор технических наук, профессорА.М. БОЛДЫРЕВВоронеж – 20172ОГЛАВЛЕНИЕСтр.ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................. 6Глава 1.
ХРУПКИЕ РАЗРУШЕНИЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ВМЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЯХ И ПУТИ ИХ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ...................... 121.1. Случаи разрушения металлоконструкций ............................................... 121.2. Основные положения механики разрушения .......................................... 141.2.1. Взаимодействие атомов в кристаллическом теле ......................... 141.2.2. Теоретическая и практическая прочность кристаллическоготела. Разрушение сколом.......................................................................... 161.2.3. Виды разрушения материалов. Хрупкое разрушение (скол)........ 201.2.4.
Переход от вязкого разрушения к хрупкому................................. 221.2.5. Вязкое разрушение.......................................................................... 241.2.5.1. Зарождение и развитие трещин при наличии в металлеинородных частиц или частиц второй фазы ........................................... 251.2.5.2. Остаточные термические напряжения в окрестностивключений и требования к неметаллическим включениям вметалле шва с позиции механики разрушения .......................................
301.3. Формирование структуры металла шва ................................................... 321.3.1. Особенности кристаллизации сварочной ванны при дуговойсварке......................................................................................................... 321.3.2. Способы получения мелкозернистой структуры швапри дуговой сварке ...................................................................................
351.4. Анализ стабильности механических свойств металла сварныхсоединений, изготавливаемых в мостостроительных организациях............. 38Глава 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИСЦЕПЛЕНИЯ МОДИФИКАТОРА С ГРАНУЛЯТОМ............................................ 432.1. Существующая технология изготовления и примененияметаллохимической присадки (МХП) при автоматической сварке подфлюсом.............................................................................................................. 43Стр.2.2. Разработка методики оценки прочности сцепления TiO2c гранулятом ..................................................................................................... 472.2.1.
Методика оценки прочности сцепления модификатора сгранулятом ................................................................................................ 482.2.2. Статистическая обработка полученных результатов.................... 502.3. Основные факторы, влияющие на прочность сцеплениямодификатора с гранулятом ............................................................................ 512.4. Стабилизация состава МХП методом встряхивания............................... 55Выводы по главе 2............................................................................................
57Глава 3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯМЕТАЛЛОХИМИЧЕСКОЙ ПРИСАДКИ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЙВЫСОКУЮ СТАБИЛЬНОСТЬ СОСТАВА ............................................................. 593.1. Выбор рационального смесительного оборудования.............................. 593.2. Анализ и сравнение существующей и предлагаемой технологииизготовления МХП...........................................................................................
623.3. Прочность сцепления частиц в МХП при обработке в планетарноймельнице ........................................................................................................... 663.4. Сравнение факторов, влияющих на стабильность составаметаллохимической присадки, полученной по разработанной исуществующей технологии.............................................................................. 673.4.1. Коэффициент усвоения модифицирующей добавкиповерхностью гранулята .......................................................................... 673.4.2.
Влияние операции встряхивания после смешиваниякомпонентов металлохимической присадки и определениемаксимального количества модифицирующей добавки, котороеможно закрепить на поверхности гранулята........................................... 683.4.3. Влияние энергии смешивания на гранулометрический составметаллохимической присадки.................................................................. 71Стр.3.4.4.
Прочность связей между частицами металлохимическойприсадки, полученной по разработанной технологии............................ 77Выводы по главе 3............................................................................................ 81Глава 4. СТАБИЛЬНОСТЬ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И СТРУКТУРАМЕТАЛЛА ШВА ПРИ СВАРКЕ С МХП, ИЗГОТОВЛЕННОЙ ПО НОВОЙТЕХНОЛОГИИ .......................................................................................................... 824.1.
Сборка и подготовка под одностороннюю сварку стыковыхсоединений с металлохимической присадкой ................................................ 824.2. Методика проведения механических испытаний .................................... 854.3. Результаты механических испытаний металла шваи их обсуждение ............................................................................................... 884.4.
Фрактографический анализ изломов образцов после испытаний наударный изгиб .................................................................................................. 944.5. Металлографические исследования металла шва ...................................
984.5.1. Результаты макроструктурного анализа ............................................... 994.5.2. Результаты микроструктурного анализа ............................................. 1004.5.3. Анализ неметаллических включений в металле шва ......................... 1084.6. Исследование влияния технологии получения МХП на химическийсостав металла шва......................................................................................... 1104.6.1. Методика и оборудование для анализа химического составаметалла шва ....................................................................................................
1104.6.2. Обсуждение результатов химического анализа.................................. 1124.7. Оценка термодинамической вероятности протеканияокислительно-восстановительных реакций при сварке сталейпод флюсом с металлохимической присадкой ............................................. 1134.7.1. Анализ тепловой обстановки в сварочной ванне................................ 1144.7.2. Определение доли участия основного и присадочногометаллов в сварном соединении ............................................................ 117Стр.4.7.3. Определение объёма и времени существованиясварочной ванны .....................................................................................
1184.7.4. Оценка величины межфазной поверхности в системе «шлакрасплав» и «TiO2 – расплав» .................................................................. 1204.7.5. Термодинамические расчёты металлургических реакций всварочной ванне и определение наиболее вероятных реакций............ 1224.7.6. Исследование механизма взаимодействия TiO2 с металломсварочной ванны ..................................................................................... 127Выводы по главе 4.......................................................................................... 131ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ...................................................................
133СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ........................................................................................ 135Приложение.............................................................................................................. 148ВВЕДЕНИЕСварные металлоконструкции широко применяются в строительстве,транспорте, судостроении, мостостроении и других отраслях промышленности.При этом, как отметил академик Б. Е. Патон, основным материалом сварныхметаллоконструкций по-прежнему остается сталь. Вместе с тем, согласностатистике70-80%отказовметаллоконструкцийсвязанососварнымисоединениями, хотя массовая доля металла шва в них редко превышает 1%.Вследствие теплового воздействия сварочной дуги в шве и околошовной зонеформируется крупнозернистая структура, снижающая прочностные свойствасварных соединений. Поэтому вопросам улучшения структуры и повышениямеханических свойств сварных соединений, непосредственно в процессе сварки,минуяпоследующуютермообработку,уделяетсяпостоянноевниманиеисследователей.
При отказе крупных металлоконструкций в зоне сварки, какправило, наблюдалисьхрупкие разрушения, происходящие внезапно беззаметных деформаций,нередко счеловеческимижертвами и большимматериальным ущербом.Исследование случаев отказа сварных металлоконструкций показали, что взоне сварки, как правило, наблюдаются признаки хрупкого разрушения,характеризующиеся отсутствием заметных пластических деформаций.Переход металла из вязкого состояния в хрупкое при понижениитемпературы, согласно схеме А.Ф.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
