Автореферат (1026153)
Текст из файла
На правах рукописиУДК 621.791Линник Антон АлександровичРАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЕМОВМОДИФИЦИРОВАНИЯ МЕТАЛЛА ШВА НАНОРАЗМЕРНЫМИ ЧАСТИЦАМИС ПРИМЕНЕНИЕМ ПОРОШКОВЫХ ПРОВОЛОКПРИ СВАРКЕ ПОД ФЛЮСОМСпециальность 05.02.10 – Сварка, родственные процессы и технологииАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 2017Работа выполнена на кафедре технологий сварки и диагностикиМГТУ имени. Н.Э.
БауманаНаучный руководитель:кандидат технических наукКОБЕРНИК Николай ВладимировичМГТУ имени. Н.Э. Баумана, доцентОфициальные оппоненты:доктор технических наукДОРОНИН Юрий ВикторовичООО «АЦГХ», начальник лаборатории сваркикандидат технических наук, доцентТЕРЕНТЬЕВ Егор ВалериевичНИУ «МЭИ», кафедра технологий металлов,доцентВедущая организация:Донской государственный техническийуниверситет (Ростов-на-Дону)Защита состоится «21» декабря 2017 г.
в 16:00 часов на заседаниидиссертационного совета Д 212.141.01 при Московском государственномтехническом университете им. Н.Э. Баумана по адресу: 105005, Москва, ул. 2-яБауманская, д. 5, стр. 1.Телефон для справок: +7 (499) 267-09-63.Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатьюорганизации, просим направлять на имя ученого секретаря диссертационногосовета по указанному адресу.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ имени. Н.Э. Баумана ина сайте http://www.bmstu.ru.Автореферат разослан «____» _____________ 2017 г.УЧЁНЫЙ СЕКРЕТАРЬдиссертационного советад.т.н., доцентКоновалов А.В.1.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работы. В настоящее время большой объем сварных конструкций, изготавливают из низколегированных, низкоуглеродистых сталей. Ктаким конструкциям также относятся конструкции, входящие в перечень опасных производственных объектов, к ним предъявляются жесткие требования к качеству сварных соединений, одним из которых является ударная вязкость металла шва и околошовной зоны при отрицательных температурах, а также увеличение стабильности этих характеристик для сварного соединения.Традиционными способами решения этой проблемы является применениелегирования металла шва через сварочные материалы, а также различные технологические меры, направленные на уменьшение перегрева околошовной зоны.Одним из современных перспективных способов управления механическимисвойствами металла шва является модифицирование металла шва тугоплавкимичастицами наноразмерного диапазона, выступающими в расплаве в роли центровкристаллизации.
При этом стоит отметить, что количество вводимых элементовсоставляет сотые доли процентов от массы расплава.Перспективность этого способа подтверждается большим количествомнаучных трудов в области литья, сварки и наплавки. Авторы этих работ отмечают измельчение структуры наплавленного металла функциональных покрытий, увеличение пластических свойств металла шва, на фоне измельчения егоструктуры. Однако работы в данном направлении носят поисковый характер и всвоем большинстве не раскрывают механизм воздействия наноразмерных частицна структуру и эксплуатационные свойства металла шва и наплавленного металла.
В некоторых работах отмечается чувствительность наноразмерных частицк температурному воздействию. При этом, в основном их вводят в составе электродных материалов, что приводит к существенному перегреву частиц. Для ограничения перегрева наноразмерных частиц при их введении в сварочную ванну,наиболее целесообразно вводить их в составе присадочного материала. Однимиз перспективных материалов в данном случае является порошковая проволока,в состав шихты которой входят наноразмерные частицы. При этом появляетсявозможность подавать наноразмерные частицы в низкотемпературную областьсварочной ванны.Исходя из вышеизложенного, создание сварочного материала в виде присадочной порошковой проволоки, содержащей в своем составе тугоплавкиенаноразмерные частицы, является актуальной задачей.Актуальность выбранной темы диссертационного исследования подтверждается его выполнением в рамках реализации федеральной целевой программы«Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научнотехнического комплекса России на 2014 – 2020 годы» по теме «Разработка принципов модифицирования металла шва сварных соединений низкоуглеродистыхнизколегированных сталей за счет применения наноразмерных частиц» (Соглашение № 14.548.21.0216 от 28.09.2016 г., уникальный идентификатор ПНИЭРRFMEFI57816X0216).1Цель работы – повышение ударной вязкости металла шва сварных соединений из низкоуглеродистых низколегированных сталей за счет применения порошковых проволок, содержащих наноразмерные тугоплавкие частицы.Задачи исследования:1.
На основе литературного анализа определить составы тугоплавких соединений, опробованных в качестве модификаторов для дуговых и лучевых процессов сварки и наплавки.2. На основе термодинамического расчета взаимодействия тугоплавких соединений в условиях сварочной ванны данных определить перспективный способ введения наноразмерных модификаторов в сварочную ванну.3. Разработать состав присадочной проволоки, содержащей наноразмерные тугоплавкие модификаторы и обеспечивающей их транспортировку в хвостовую часть сварочной ванны.4. Исследовать влияние наноразмерных частиц, вводимых в хвостовуючасть сварочной ванны на структуру металла шва при реализации различныхсхем процесса дуговой сварки под флюсом.5. Провести экспериментальные исследования, влияния наноразмерных частиц, введенных в сварочную ванну посредством порошковой проволоки, наударную вязкость металла шва.6.
Разработать технологические рекомендации по использованию наноразмерных частиц в качестве модификаторов при дуговой сварке под флюсом.Методы исследования: результаты работы получены путем теоретических и экспериментальных исследований. Эксперименты по сварке под флюсомс дополнительной горячей присадкой проводили на модернизированном подвесном автомате для сварки под флюсом. Металлографический анализ структурысварных швов проводили с использованием оптического микроскопа БиомедММР-2, Zeiss Axiovert 200. Испытания металла шва на ударную вязкость поШарпи (с V-образным надрезом) при температуре -20⁰С проводили в соответствии с ГОСТ 6996, с использованием маятникового копра ИО 5003-0,3-1. Фрактограммы изломов и химический состав металла шва исследовали с помощьюэлектронных микроскопов VEGA TESCAN II и Gelios.
Термодинамический расчет возможных реакций тугоплавких соединений с элементами сварочной ванныпроводили с использованием программного комплекса моделирования фазовыхи химических равновесий «Terra». Обработку полученных данных проводили сиспользованием стандартных программ пакета Office и Mathcad.Ценность выполненных исследований: показана перспективность применения наноразмерных частиц карбида вольфрама, нитрида титана и оксида алюминия для модифицирования металла шва при автоматической сварке под флюсом с применением порошковых проволок с целью повышения ударной вязкости. Даны практические рекомендации по применению порошковых проволоксодержащих наноразмерные частицы.Научная новизна работы:1.
Установлено, что при введении наноразмерных частиц нитрида титана иоксида алюминия в хвостовую часть сварочной ванны в металле шва образуются2микропоры, в связи с диссоциацией вводимых частиц под действием температуры сварочной ванны;2. Установлено, что наноразмерные частицы карбида вольфрама сохраняют свою стабильность при введении их в хвостовую часть сварочной ванны иприводят к незначительному увеличению среднего значения ударной вязкостиметалла шва (около 10%), но при этом происходит существенное снижение разброса ее значений на 40% и 86% при введении частиц 0,03масс.% и 0,07масс.%соответственно.
Влияние наноразмерных частиц карбида вольфрама на ударнуювязкость металла шва связано с уменьшением среднего значения ширины первичных кристаллов металла в 2 раза и снижением разброса этих значений;3. Применение наноразмерных частиц нитрида титана при их введении через хвостовую часть сварочной ванны приводит к росту среднего значения ударной вязкости металла шва на 43% и 65% при введении 0,03масс.% и 0,07масс.%соответственно, за счет модифицирующего действия сохранившихся наноразмерных частиц, а также за счет микролегирования металла шва титаном.
Приэтом наблюдается увеличение разброса значений ударной вязкости, что связаннос наличием микропор, размером не более 12 мкм, в металле шва.4. Применение наноразмерных частиц оксида алюминия при их введениичерез хвостовую часть сварочной ванны приводит к росту среднего значенияударной вязкости металла шва на 42% при введении 0,07масс.%, за счет модифицирующего действия сохранившихся наноразмерных частиц, а также за счетмикролегирования металла шва продуктами частичной диссоциации оксида алюминия. При этом наблюдается увеличение разброса значений ударной вязкости,что связанно с наличием микропор, размером не более 17 мкм, в металле шва.На защиту выносятся:1. Результаты моделирования, подтверждающие возможность химического взаимодействия тугоплавких соединений карбида вольфрама, нитрида титана и оксида алюминия с элементами сварочной ванны;2.
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}
