Методика дослідження теплових процесів при підводному мокрому зварюванні покритими електродами. Забезпечення якісних з"єднань з низьколегованих сталей підвищеної міцності шляхом зменшення швидкості охолодження металу при підводному ручному зварюванні.
Аннотация к работе
Спеціальність: 05.03.06 - Зварювання і споріднені технології АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наукРобота виконана у Приазовському державному технічному університеті (ПДТУ), Міністерства освіти та науки України, м. Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Чигарьов Валерій Васильович, ПДТУ, завідувач кафедрою "Металургія і технологія зварювального виробництва" Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Кравцов Тимофій Григорович, Азовський морський інститут (м. Маріуполь), директор. кандидат технічних наук Максимов Сергій Юрійович, ІЕЗ імені Е.О. З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Приазовського державного технічного університету: 87500, вул.Зварювання під водою може здійснюватися або в заздалегідь осушеному від води просторі, так званим сухим способом, або безпосередньо у воді, тобто мокрим. Особливо великі проблеми виникають при зварюванні під водою низьколегованих сталей, що у даний час переважно використовуються в металоконструкціях. Існуючі зварювальні матеріали для ручного підводного мокрого зварювання (покриті електроди ЕПС-52 і ЕПС-А) не забезпечують необхідний рівень якості зварених зєднань з низьколегованих сталей з вуглецевим еквівалентом 0,38-0,43 % і вище. розробити рекомендації щодо технології підводного мокрого зварювання низьколегованих сталей, яка забезпечить підвищення властивостей зварених зєднань. Температурні поля у металі, що зварюється, вплив режиму зварювання і теплової ізоляції металу від води на термічний цикл металу ЗТВ, плавлення покритих електродів та основного металу, формування металу шва і шлакової кірки, вплив швидкості охолодження на властивості зварених зєднань з низьколегованих сталей, отриманих під водою. підводний зварювання електрод низьколегованийЗ робіт Авілова Т.І., Мадатова Н.М., Тсаі С.Л., Масубучи К. та інших дослідників випливає, що при підводному мокрому зварюванні дуга горить в атмосфері парогазового міхура. Такі умови призводять до зменшення поперечного переріза стовпа дуги, збільшенню щільності струму, підвищенню температури, градієнта напруги в стовпі і напруги на дузі. Висока швидкість охолодження металу (у 10...15 разів більше, ніж при зварюванні на повітрі) виходить в основному через інтенсивне розсіювання теплоти у воду через нагріті поверхні зєднання, що зварюється (за даними Брауна Р.Т. і Масубучи К.). Зварювально-технологічні властивості покритих електродів під водою погіршуються в результаті охолоджуючого впливу води на покриття, що, на думку Брауна Р.Т. і Масубучи К., викликає надмірне збільшення втулки на ньому і, як наслідок подовження дуги, зниження зварювального струму, часті обриви дуги і погіршення формування металу шва. Під впливом вищеперерахованих несприятливих факторів зварені зєднання з низьколегованих сталей при мокрому підводному зварюванні відрізняються від виконаних на повітрі підвищеною пористістю металу шва, зниженими пластичними властивостями і схильністю до холодних тріщин.Вона утворює підводне мокре дугове зварювання покритим електродом, дає високу стабільність режиму зварювання, крім впливу кваліфікації зварника. Для зварювання використовували постійний струм на режимах, застосовуваних до покритих електродів діаметром 3...5 мм. Швидкості охолодження металу ЗТВ під водою в інтервалі температур 800…500 ОС (W8-5) і 500…300 ОС (W5-3) відповідно складають 68...75 ОС/с і 41...45 ОС/с. Вплив режиму підводного зварювання на швидкість охолодження металу ЗТВ вивчалося по регресійній математичній моделі, побудованої за допомогою багатофакторного експерименту (метал той же), що мала наступний вигляд: Y = 62,96 15,66х1 - 12,06х2 - 4,90х3 - 7,64х1х2 - 2,99х1х3 2,59х2х3 1,95х1х2х3 (1) Математична модель поширення теплоти при зварюванні під водою враховувала введення теплоти дуги в основний метал на ділянці, рівній ширині шва, поширення її в тілі за законом теплопроводності і теплообмін з навколишнім середовищем.Розвиваючи досвід підводного мокрого автоматичного зварювання голим і порошковим дротом під флюсом, описаний у роботі японських дослідників (Хасуі А., Суга И. та ін.), було показано , що при зварюванні покритими електродами можна в кілька разів підвищити масу шлаку і за рахунок цього сповільнити охолодження металу, що зварюється. Експерименти показали, що шар флюсової пасти шириною 18мм на основі грузлого рідкого скла і рутилового концентрату при зварюванні електродами АНО - 4П струмом 170 А (qи/Vзв = 2,0 МДЖ/м) зі сталі 10ХСД товщиною 12мм дає масивну шлакову корку. Швидкість охолодження металу ЗТВ (W8-5 і W5-3) на поверхні зменшилася до 23,1 ОС/с і 18,3 ОС/с, і стала нижчою, ніж під швом (28,0 ОС/с і 23,2 ОС/с). Однак збільшення маси покриття і відповідно його діаметра призводить до зростання довжини втулки нерозплавленої частини покриття, збільшення довжини дуги і погіршення стійкості процесу зварювання. Використання легкоплавкої шлакової системи ТІО2 - Са?2 - Na2B4O7 дозволило збільшити товщину покриття в 2,0...2,5 рази (діаметр покриття з 6,0 мм до 8,6