Термодинамічні та структурні аспекти вибору складів флюсів для електродугового зварювання (Основи теорії флюсів нейтрального типу) - Автореферат

Національна академія наук України Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наукНауковий консультант: доктор технічних наук, академік НАН України Офіційні оппоненты: доктор технічних наук, Шлєпаков Валерій Миколайович Патона НАН України, провідний науковий співробітник доктор технічних наук, професор Попов Веніамін Степанович, Запоріжский національний технічний університет, завідуючий кафедрою доктор технічних наук, професор Захист відбудеться “12 “червня 2002 г. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26. 182.01 в Інституті электрозварювання ім.Неопрацьованість цієї проблеми повязана, головним чином, із великою кількістю та суперечливістю вимог до флюсів, складністю та недостатньою визначеністю фізико-хімічних процесів, що мають місце при зварюванні. Для опрацювання складу флюсів термодинамічні розрахунки використовуються, головним чином, для оцінки напрямку та можливості досягнення рівноваги високотемпературних хімічних реакцій між флюсом та металом у зварювальній ванні. Для розширення використання термодинамічного апарату в згаданих цілях, а також для прогнозування складу металу шва є потреба використовувати просту, але в той же час універсальну методику знаходження активностей компонентів флюсу при температурах металу зварювальної ванни. визначити відповідність між особливостями перебігу фізико-хімічних процесів у зварювальній ванні та вимогами до типів (складів) флюсів; на основі результатів термодинамічних досліджень розплавів флюсів (ентальпії, теплоти змішування, активності компонентів) визначити їх склади з обмеженою здатність до окислення металу при електродуговому зварюванні; флюс електродуговий зварювання на основі даних рентгенстуктурних досліджень будови зварювальних флюсів у розплавленому стані визначити характер її зміни в залежності від складу й температури;У вступі обґрунтовано вибір теми, показана її актуальність, визначена мета дисертаційної роботи, відображена наукова новизна теоретичне та практичне значення отриманих результатів.В 50-х роках минулого сторіччя на базі грунтовного вивчення кремній-та марганецьвідновних реакцій були закладені теоретичні основи зварювальних флюсів “кислого” типу. Але до цього часу не існує пояснення дії “нейтральних” флюсів, які, на відміну від флюсів “кислого” та “основного” типу, здатні одночасно забезпечувати як високі зварювально-технологічні характеристики процесу, так і високі механічні властивості металу шва. Зараз для узагальненої характеристики властивостей флюсів використовується основність (B), яка визначається згідно формули (1), рекомендованої Міжнародним інститутом зварювання, де CAO, MGO та інші - масова доля відповідної хімічної сполуки у флюсі (%), розрахованої на основі його елементного аналізу. На протязі досить довгого часу використання електродугового зварювання в промисловості вимоги до флюсу, із точки зору забезпечення якісних показників зварного шва, а також оптимальних умов його одержання, в основному визначились. Типи шлаків, що забезпечують найбільш ефективне виконання кожної з вимог до флюсу при електродуговому зварюванні.За літературними даними та власними дослідженнями нами, в напрямку від головної до хвостової частини зварювальної ванни було виділено шість функціональних зон, які включають: 1-плавлення металу та флюсу; 2-дію дуги; 3-переміщення металу та флюсу в турбулентному режимі; 4-переміщення металу та флюсу в ламінарному режимі; 5-нерухомий стан металу та флюсу; 6-тверднення металу і флюсу (твердо-рідкий стан ). Зона 2 дії дуги, враховуючи високі температури та присутність електричного струму, відзначається великими швидкостями взаємодії металу зварювальної ванни із флюсом та газами. В зоні 3 турбулентного режиму переміщення металу та флюсу відбувається охолодження металу і має місце утворення неметалевих включень, які потоками переносяться до межі розподілу металу із флюсом. Використання флюсів при електродуговому зварюванні поліпшує якість поверхні шва за рахунок обмеження збурюючих факторів та депресії викликаних ними хвиль при переміщенні останніх по поверхні розділу металу та флюсу до меж зварювальної ванни, головним чином, за рахунок вязких властивостей флюсу. Якщо в більш холодних зонах (1; 5) перевагу треба віддавати флюсам “кислого” типу з оксидами марганцю та фторидами, то в гарячих зонах (2 - 4) краще використовувати флюси “основного” або нейтрального типу з перевагою вмісту хімічно та термічно стабільних оксидів.При виборі складів флюсів для електродугового зварювання переважно використовується емпіричний підхід, що обумовлено протиріччями в вимогах до них, складністю та неоднозначністю фізико-хімічних процесів в зварювальній ванні, відсутністю формальних прийомів пошуку їх складів, недостатнім використанням термодинамічного апарату, відсутністю достовірної колективної оцінки властивостей флюсів та обмеженістю інформації про їх будову у розплавленому стані.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ