Підвищення якості металоконструкцій з аустенітної метастабільної сталі 10Х13Г18ДУ шляхом зварювання з примусовим охолодженням

Полная информационная поддержка
по диссертациям Украины

Подробная информация

Каталог диссертаций

Авторам

Отзывы

Служба поддержки

Я ищу:

Головна / Технічні науки / Зварювання та споріднені технології

Гальцов Ігор Олександрович. Підвищення якості металоконструкцій з аустенітної метастабільної сталі 10Х13Г18ДУ шляхом зварювання з примусовим охолодженням : Дис... канд. наук: 05.03.06 - 2005.

Анотація до роботи:

Гальцов І. О. Підвищення якості металоконструкцій з аустенітної метастабільної сталі 10Х13Г18ДУ шляхом зварювання з примусовим охолодженням. Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спе-цільністю 05.03.06 „Зварювання та спорідненні технології”. – Приазовський державний технічний університет Міністерства освіти і науки України, Маріуполь, 2005 р.

Дисертація присвячена питанню вивчення зварюваності і підвищенню якості зварних з'єднань з аустенітної сталі 10Х13Г18ДУ (ДИ-61У) шляхом застосування примусового охолодження.

Одним з методів поліпшення механічних властивостей і структури зварених з'єднань аустенітних сталей, є їх подальша послязварювальна аустенізація (нагрів 11501100⁰С і швидке охолодження). Але в зв'язку з тим, що при виготовленні великогабаритних металоконструкцій (кузови вагонів) не вдається поліпшити якість зварених з'єднань аустенізацією, було розроблено спосіб зварювання з примусовим охолодженням, що дозволяє домогтися одержання зварного з'єднання з необхідними властивостями.

У роботі на основі експериментальних даних аналізуються механічні характеристики, фазоструктурний склад, стійкість до корозії і тріщин, рівень утворення залишкових напруг і деформацій при зварюванні без примусового охолодження і з охолодженням.

З метою підвищення якості зварного з'єднання визначені оптимальні режими зварювання і швидкості охолодження з'єднання W^охол_6-5= 100110 ⁰C/с, але не більш

W^охол _6-5= 120 ⁰C/с, в інтервалі температур 600500 ⁰С.

Знайдені технологічні теплопоглинаючі матеріали і середовища, що дозволяють застосовувати їх в умовах виробництва. Найбільш дешевими і технологічними теплопоглиначами для застосування в умовах виробництва є: активований (вируючий) шар рідини W^охол _6-5= 110115 ⁰C/с і пористі матеріали (скловата, мінераловата), просочені рідиною W^охол _6-5= 2025 ⁰C/с.

На прикладі розроблених зварювальних стендів для зварювання бічної стінки і вхідних дверей дизель-поїда показано, що доцільне застосування в комплексі пористих матеріалів і активованого шару рідини.

1. Хромомарганцевая безникелевая аустенитная сталь 10Х13Г18ДУ является экономичным коррозионностойким заменителем хромоникелевых аустенитных сталей типа 18-10 и перспективна для использования при изготовлении вагонов

дизель- и электропоездов. По техническим условиям зиговый листовой прокат данной стали получают методом холодной прокатки.

2. Установлено, что воздействие термического цикла дуговой сварки на сталь 10Х13Г18ДУ в напряженно-деформированном состоянии (после прокатки) приводит к формированию в зоне пластических деформаций сварного соединения значительных растягивающих (превышающих s_т в 1,04 раза) и сжимающих напряжений. Под их действием происходят неблагоприятные структурные изменения в этой зоне с образованием a-мартенсита. Как следствие, сварные соединения стали проявляют склонность к охрупчиванию, образованию холодных трещин, а также склонны к МКК.

3. Экспериментально установлена корреляционная зависимость между уровнем остаточных напряжений в шве и ЗТВ соединений и количеством a-мартенсита в них.

Разработан тарировочный график и предложена простая и эффективная методика оценки напряженного состояния (s_ост =(a)).

4. Показано, что наиболее эффективным способом одновременного управления фазоструктурным состоянием металла шва и ЗТВ, размером зоны пластических деформаций и уровнем остаточных напряжений является регулирование скорости охлаждения зоны сварки. Оптимальная скорость принудительного охлаждения составляет:

95100⁰ С/с < W^охл_6-5 < 120⁰ С/с. Сварные соединения, полученные дуговой сваркой с принудительным охлаждением, характеризуются:

- ограниченным содержанием мартенсита в металле сварного соединения (не более 0,450,5%);

- повышенной стойкостью против образования холодных трещин;

- высоким уровнем механических свойств;

- общей коррозионной стойкостью и стойкостью против МКК;

5. Разработан новый ресурсосберегающий теплопоглотитель, основанный на применении активированного (бурлящего) слоя жидкости (W^охл_6-5=90115 ⁰С/с) и пористого материала (стекловата, минераловата), пропитанного жидкостью (W^охл_6-5=2025⁰С/с).

6. Разработана технология дуговой и контактной точечной сварки с принудительным охлаждением для различных типов соединений применительно к обшивке вагонов электро- и дизель-поездов.

7. Результаты исследований внедрены в производство ХК «Лугансктепловоз» и позволяют повысить качество сварных тонколистовых металлоконструкций, вагонов электро- и дизель-поездов, выполненных из стали 10Х13Г18ДУ, продлить ресурс работоспособности и существенно снизить затраты по их изготовлению.

8. Использование коррозионно-стойкой высоколегированной стали 10Х13Г18ДУ в конструкции кузовов пассажирских вагонов нового поколения позволяет значительно снизить эксплуатационные расходы на техническое обслуживание и ремонт, а также на 20% снизить массу кузова и тем самым экономить расходы на электроэнергию и топливо в процессе перевозок.

Публікації автора:

1. Гедрович А. И., Гальцов И. А., Ткаченко А. Н. Экспериментальное исследование деформаций модуля боковой стенки вагона дизель поезда. / Ресурсосберегающие технологии производства и обработки металлов давлением в машиностроении: Зб. Научн. Раб. – Луганск: Издательство ВНУ, 2001. с. 147-153.

Автору принадлежит - замер деформаций и укорочений модуля боковой стенки (МБС) вагона дизель-поезда на всех этапах технологического процесса изготовления, построение графиков распространения деформаций в (МБС), а также обоснование появления деформаций.

2. Гедрович А. И., Гальцов И. А. Исследование особенностей образования напряжений и деформаций в сварных соединениях коррозионно-стойкой стали 10Х13Г18Д. //Автоматическая сварка, 2001. №10. с. 7-10.

Автору принадлежит - выявление зависимостей a-фазы и твердости (НRА) от растягивающей нагрузки в стали 10Х13Г18ДУ, обоснование взаимосвязи изменений a-фазы и

остаточных сварочных напряжений в сварных соединениях, вывод структурно-напряженных зон в сварных образцах данной стали.

3. Гедрович А. И., Гальцов И. А. , Ткаченко С. А. Особенности и закономерности формирования «активной» зоны при сварке нержавеющей стали 10Х13Г18ДУ. //Вестник Восточноукраинского национального университета №11(45) 2001. с. 107-115.

Автору принадлежит - обоснование появления зоны пластической деформации «2Вп» при сварке стали 10Х13Г18ДУ, определение температур конца пластической деформации при наплавке валика на центр и кромку исследуемого образца, получение коэффициентов для преобразования формул расчета зоны пластической деформации и усадочной силы в сварных соединениях стали 10Х13Г18ДУ для случая сварки с искусственным охлаждением и без охлаждения.

4. Гедрович А. И., Гальцов И. А. , Басов Г. Г. Взаимосвязь фазового состава и поля остаточных напряжений при сварке нержавеющей стали 10Х13Г18Д. //Вестник

Восточноукраинского национального университета им. В. Даля №3(49) 2002. с. 29-33.

Автору принадлежит - обоснование и вывод формулы для диагностики изменения остаточных сварочных напряжений в соединениях аустенитной стали 10Х13Г18ДУ.

5. Гедрович А. И., Гальцов И. А., Друзь О. Н., Ткаченко С. А. Исследование кинетики изменений напряжений и деформаций в тонколистовой металлоконструкции обшивки вагона дизельпоезда, после сборки-сварки и после ходовых испытаний. //Вестник Сумского государственного университета. №2(35) 2002. с. 50-54.

Автору принадлежит - исследование деформаций и напряжений в обшивке модуля боковой стенки вагона дизельпоезда (МБС), входных дверей после сборки-сварки и после ходовых испытаний

6. Гедрович А. И., Гальцов И. А., Друзь О. Н., Ткаченко А. Н. Поведение аустенитной стали 10Х13Г18ДУ после сварочного термодеформационного цикла. Применяемой в транспортном машиностроении. //Вестник Восточноукраинского национального университета им. В. Даля №7(53) 2002. с. 70-73.

Автору принадлежит - обоснование появления в сварных соединениях стали 10Х13Г18ДУ коррозии и карбидообразования, неметаллических включений, образования a-фазы (мартенсита), трещинообразования. Рекомендации на переход к сварке с принудительным сопутствующим охлаждением.

7. Гедрович А. И., Гальцов И. А., Жидков А. Б., Ткаченко А. Н. Сварка аустенитной стали 10Х13Г18ДУ (ДИ-61У) при изготовлении дизель- и электропоездов на ХК «Лугансктепловоз». // «Сварщик», 2002. №6(28). с. 10-11.

Автору принадлежит - предварительный расчет технико-экономической эффективности замены стали 09Г2С на 10Х13Г18ДУ при изготовлении кузовов вагонов, обоснование скоростей сопутствующего охлаждения при сварке стали 10Х13Г18ДУ и влияния их на структуру, выводы.

8. Жидков А. Б., Гальцов И. А., Ваховская Ю. В. Исследование структурных изменений стали 10Х13Г18ДУ при сварке и вибронагружении. / Ресурсосберегающие технологии производства и обработки давлением материалов в машиностроении: Зб. Научн. Раб. Часть-2. – Луганск: Издательство ВНУ, 2003. с. 73-77.

Автору принадлежит - анализ структуры стали 10Х13Г18ДУ после вибронагружения.

9. Гедрович А.И., Гальцов И. А., Ткаченко А. Н. Разработка технологии сварки коррозионностойкой стали 10Х13Г18ДУ на ХК «Лугансктепловоз».//Мир техники и технологий, 2004. №12. с. 32-33.

Автору принадлежит - раскрытие перспектив применения стали 10Х13Г18ДУ на ХК «Лугансктепловоз», описание вибрационных испытаний, выход на оптимальный способ и режимы сварки.

10. Применение метастабильной нержавеющей стали 10Х13Г18ДУ в транспортном машиностроении / А. И. Гедрович, И. А. Гальцов // Международная конференция «Проблемы создания новых машин и технологий», г. Луганск, 5 – 6 июня, 2001 г.: Тезисы докладов – Луганск: ЛГЦНТЭИ, 2001. – с. 21-25.

Автору принадлежит - обоснование проблем при сварке элементов обшивки локомотива из стали 10Х13Г18ДУ.

11. Применение ресурсосберегающей технологии сварки элементов обшивы дизель и электропоезда / А. И. Гедрович, И. А. Гальцов // Международная конференция «Создание и применение высокоэффективных наукоемких ресурсосберегающих технологий, машин и комплексов», г. Могилев, 25 – 26 октября, 2001 г.: Материалы конференции – Могилев: МГТУ, 2001. – с.171 - 172.

Автору принадлежит - обоснование решения проблем при сварке стали 10Х13Г18ДУ путем применения принудительного охлаждения.

12. Исследование изменений напряжений и деформаций в тонколистовой металлоконструкции обшивки вагона дизель-поезда, после сборки сварки и после ходовых испытаний / А. И. Гедрович., И. А. Гальцов., С.А. Ткаченко // Тезисы докладов Первой Всеукраинской научно – технической конференции «Машиностроение Украины глазами молодых: прогрессивные идеи – наука – производство». – Суммы: СумДУ, 2001. – с. 14 – 16.

Автору принадлежит - выявление напряжений, деформаций после сборки и сварки вагона дизель-поезда и обоснование путей их регулирования.

13. Применение метастабильной, коррозионно-стойкой стали 10Х13Г18ДУ в качестве обшивки вагонов электро- и дизель-поездов / Ткаченко А. Н., Гедрович А. И., Гальцов И. А // Материалы международной конференции «Сварка и родственные технологии 2002». – Киев: НТК Иэс им. Е. О. Патона, 22-26 апреля, 2002 г. – с. 56-57.

Автору принадлежит - обоснование путей улучшения структуры при сварке стали 10Х13Г18ДУ.

14. Трещины при сварке аустенитной стали 10Х13Г18ДУ в транспортном вагоностроении / Гедрович А. И., Гальцов И. А., Ткаченко А. Н // Тезисы докладов 8-й научно-

практической конференции «Университет и регион» Зб. Научн. Раб. СНУ им. В. Даля. 2-я часть – Луганск: Издательство ВНУ, 2002. с. 86.

Автору принадлежит - объяснение появления холодных трещин при сварке стали 10Х13Г18ДУ, показана взаимосвязь уменьшения склонности к трещинообразованию в связи с применением сопутствующего охлаждения.

15. Управление качеством сварных соединений при сварке стали 10Х13Г18ДУ / Гедрович А. И., Гальцов И. А // Материалы научно-технического семинара «Прогрессивные технологии сварки в промышленности». – Киев: НТК Иэс им. Е. О. Патона, 20-22 мая, 2003 г. – с.22-24.

Автору принадлежит - обоснование управления и повышения качества сварных соединений выполненных из стали 10Х13Г18ДУ

16. Особенности технологии сварки соединений из метастабильной коррозионно-стойкой стали 10Х13Г18ДУ Гедрович А. И., Гальцов И. А., Ткаченко А. Н// Материалы международной конференции «Современные проблемы сварки и ресурса конструкций». – Киев: НТК Иэс им. Е. О. Патона, 24-26 ноября, 2003 г. – с. 19.

Автору принадлежит - описание, и анализ наиболее приемлемых способов сварки стали 10Х13Г18ДУ, раскрыты проблемы при сварке данной стали и пути их решения.

17. ХК «Лугансктепловоз», концепция развития в третьем тысячелетии Гальцов И. А., Басов Г.Г., Ткаченко А. Н// Материалы Четвертой ежегодной Промышленной конференции с международным участием «Эффективность реализации научного, ресурсного потенциала в современных». – Славское, Карпаты, 2-7 февраля, 2004 г. – с. 135-136.

Автору принадлежит - раскрытие перспектив применения стали 10Х13Г18ДУ на ХК «Лугансктепловоз», основные новшества конструкций поездов из стали 10Х13Г18ДУ, экономический эффект за счет применения новой стали.

18. Пат. Украины №45114А В23К9/035 В23К9/038. Охлаждающее устройство для снижения сварочных деформаций и напряжений / Гедрович А. И., Гальцов И. А Заявл. 22.05.01, опубл 15. 03. 02, Бюл. №3.