Анотація до роботи:

Бережний Станіслав Петрович. Підвищення механічних властивостей металу, наплавленого електродами основного типу. - Рукопис.

Дисертація на здобування ученого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.06 - Зварювання та споріднені технології.- Приазовський державний технічний університет Міністерства освіти і науки України, Маріуполь, 2004 р.

Дисертація присвячена питанням підвищення механічних властивостей і витривалості металу, наплавленого електродами основного типу УОНИ 13/55, зниженням вмісту неметалевих включень і домішок за рахунок заміни в складі покриття електродів феросплавів одним комплексним сплавом ЕШВ. При цьому, у металі шва вміст оксидних включень знижено на 36 %, частку тугоплавких включень з оксидом Al знижено на 53 %, концентрацію S і Р на 45 % і на 20 % відповідно. Підвищено ударну в'язкість наплавленого металу на 24 %, відносне подовження на 20 %, границю витривалості на 16 %.

Розроблено електрошлакову технологію одержання феротитану і комплексного феросплаву з використанням відходів титану і промислових феросплавів. Досліджено структуру, склад і властивості отриманих феросплавів.

1. Наведено нове вирішення науково-технічної проблеми підвищення механічних властивостей та витривалості металу зварних швів за рахунок зменшення кількості неметалевих включень та шкідливих домішок у металі зварного шва використанням в покритті електродів рафінованого комплексного феросплаву електрошлакової виплавки.

2. Встановлено, що метал, наплавлений електродами УОНИ 13/55, забруднений екзогенними включеннями типу тіаліт, перовскіт, геленіт і корунд, що успадковуються з промислових феросплавів і, зокрема, з феротитану алюмотермічного способу виробництва. В умовах ударного навантаження такі включення найбільшою мірою провокують виникнення і розвиток тріщин у металі зварного шва.

3. Доведено, що зниження вмісту екзогенних включень і домішок у наплавленому металі можна досягти попереднім рафінуванням електрошлаковим методом феросплавів, які використовуються у покриттях зварювальних електродів.

4. Для виготовлення лігатур зварювальних електродів, зокрема УОНИ 13/55, запропоновано і реалізовано електрошлакову технологію одержання феротитану і комплексного феросплаву спільним переплавленням відходів титану і сталі зі стандартними феромарганцем і феросиліцієм. Встановлено склад та структури сплавів, які більш придатні для виготовлення електродів.

5. Показано, що в злитках феротитану ЕШВ, у порівнянні з алюмотермічним, частка оксидних включень нижча в 3-4 рази і не перевищує 0,08 % об., вміст А1 і інших кольорових металів знижено на порядок, сірки і фосфору - в 1,25-3 рази. У комплексному феросплаві, електрошлакового переплавлення відходів титану з додаванням 30 % феромарганцю і 25 % феросиліцію, вміст оксидних включень не перевищує 0,12 % об., S і P не більше 0,03 і 0,028 % відповідно.

6. Встановлено, що застосування в складі покриття електродів основного типу УОНИ 13/55 комплексного рафінованого феросплаву ЕШВ, який містить титан, кремній і марганець, дозволяє зменшити в наплавленому металі вміст оксидних включень на 36 %, при цьому питому частку тугоплавких включень з оксидом алюмінію знижено на 53 %, концентрацію S і Р на 45 і 20 % відповідно.

7. Експериментально підтверджені теоретичні обґрунтування про доцільність використання в покритті електродів основного типу УОНИ 13/55 комплексного рафінованого феросплаву ЕШВ, який утримує титан, кремній і марганець, що забезпечує підвищення ударної в'язкості наплавленого металу на 24 % і відносного подовження на 20 %, границі витривалості на 16 % у порівнянні з контрольною партією електродів, в покриття якої введені феросплави порізно. При цьому метал зварного шва менш схильний до виникнення тріщин при тривалих знакозмінних ударних навантаженнях.

8. Електрошлакову технологію виробництва феротитану та комплексного феросплаву що утримує титан-кремній-марганець впроваджено в тресті «Південкольорметгазоочистка», економічний ефект склав 40,5 тис. у.е.. Використання дослідних електродів УОНИ 13/55 з комплексним феросплавом знизило витрати ВАТ «Південкольорметгазоочистка» при обслуговуванні балок струсу електричного фільтра теплових електростанцій на 27,95 тис. грн.. При виготовленні зварених пальців черпакових драг у ЗАТ АЦ “ВОСТОК” економічний ефект склав 13,25 тис. грн..

Публікації автора:

1. Попов В.С., Бережный С.П., Билоник И.М.., Пирожкова В.П. Влияние загрязненности ферросплавов на содержание и форму неметаллических включений в металле, наплавленном электродами УОНИ 13/55 // Автоматическая сварка. - 2000. - № 8.- С. 23-25.

2. Попов В.С., Бережний С.П., Білоник І.М. Зниження вмісту шкідливих домішок у металі шва при використанні комплексного розкислювача в покритті зварювальних електродів // Металознавство та обробка металів.- 2000.- №3.- С. 58-61.

3. Попов В.С, Бережный С.П., Билоник И.М. Сидоренко М.В. Повышение вынос-ливости металла сварного шва за счет чистоты ферроматериалов в покрытии элект-родов // Нові матеріали в металургії та машинобудуванні.- 2003.- № 2.- С. 58-63.

4. Попов В.С., Билоник И.М., Бережный С.П., Яковенко А.В. Методика расчета растворения тугоплавких гомогенных инокуляторов в металлической ванне при электрошлаковой выплавке заготовок деталей из титана // Нові матеріали в металургії та машинобудуванні.- 1999.- № 2.- С. 55-56.

5. Бережный С.П. Снижение содержания неметаллических включений в металле сварного шва // Восстановление и повышение износостойкости и срока службы деталей машин / Под ред. В.С. Попова: Учебное пособие.- Запорожье: ОАО «Мотор Сич», 2000.- С. 320-332.

6. Попов В.С., Бережный С.П., Билоник И.М. Получение качественных комплексных лигатур методом ЭШП с использованием отходов титана / Тез. докл. VI Междунар. научно-техн. конф. «Новые конструкционные стали и сплавы и методы их обработки для повышения надежности и долговечности изделий»: часть 3.- Запорожье, 1995. – С. 39.

7. Бережный С.П., Билоник И.М. Исследование строения ферротитана, полученного различными способами / Тез. докл. научно-методич. конф. «Современные проблемы развития сварочного производства и совершенствование подготовки кадров», Мариуполь, 1996.

8. Бережный С.П., Билоник И.М. Исследование влияния состава ферротитана на качество наплавленного металла / Тез. докл. научно-методич. конф. «Современные проблемы развития сварочного производства и совершенствование подготовки кадров», Мариуполь, 1996.

9. Попов В.С., Бережный С.П., Билоник И.М., Нагорный Ю.И. Исследование температурно-временных параметров частиц, вводимых в металлическую ванну при электрошлаковом литье / Збірник трудів міжнар. науково-техн. конф. “Прогресивна техніка і технологія машинобудування, приладобудування і зварювального виробництва”, Т. 4. - Київ, НТУУ “КПІ”, 1998. - С. 169-173.

10. Бережный С.П., Билоник И.М. Получение и особенности использования ферротитана электрошлаковой выплавки при производстве сварочных электродов / Збірник трудів міжнар. науково-техн. конф. “Прогресивна техніка і технологія машинобудування, приладобудування і зварювального виробництва”, Т. 4.- Київ, НТУУ “КПІ”, 1998. – С. 196-199.

11. Билоник И.М., Бережный С.П., Безкоровайный Д.А. Влияния ввода инокуляторов на условия кристаллизации отливок при электрошлаковой выплавке / Збірник наукових праць VII міжнар. науково-техн. конф. “Нові конструкційні сталі та сплави і методи їх обробки для підвищення надійності та довговічності виробів”, Запоріжжя, ЗДТУ, 1998. – С. 297–298.

12. Бережный С.П., Билоник И.М. Зависимость физикохимической однородности слитков ферротитана от условий плавления комбинированного электрода / Збірник наукових праць VII міжнар. науково-техн. конф. Нові конструкційні сталі та сплави і методи їх обробки для підвищення надійності та довговічності виробів. Запоріжжя, ЗДТУ, 1998.- С. 303 –304.

13. Попов В.С., Бережный С.П. Исследование свойств ферротитана, выплавленного методом электрошлакового переплава комбинированных электродов из отходов титана и малоуглеродистой стали. Сборник трудов. междунар. конф. «Сварка и родственные технологии в XXI век» ИЭС им. Е.О.Патона, НАНУ, Киев, 1998. – С. 97-98.

14. Попов В.С., Бережный С.П., Билоник И.М., Пирожкова В.П. Влияние чистоты шихтовых материалов сварочных электродов на содержание неметаллических включений в наплавленном металле / Збірник праць VIII міжнар. науково-техн. конф. “Нові конструкційні сталі та сплави і методи їх обробки для підвищення надійності та довговічності виробів”.- Запоріжжя, ЗДТУ, 2000. – С. 125 – 127.

15. Бережный С.П. Исследование и разработка покрытий основного типа с комплексными ферросплавами / Тез. докл. Научный семинар «Современные достижения в области сварки, наплавки и родственных технологий» ПГТУ Мариуполь, 2000. – С. 43 - 48.

16. Бережный С.П. Исследование влияния состава и структуры ферротитана электрошлаковой выплавки на технологические свойства при изготовлении сварочных электродов / Тез. докл. междунар. научнометодич. конф. «Современные проблемы сварки и родственных технологий, совершенствование подготовки кадров», Мариуполь, 2001. – С. 91 –93.

17. Попов В.С., Бережный С.П., Билоник И.М. Повышение качества металла, наплавленного электродами основного типа УОНИ 13/55, за счет электрошлаковой обработки исходных шихтовых материалов. / Сб. тез. докл. научно-техн. конф. «Наплавка и напыление как эффективные способы повышения срока службы деталей машин и оборудования» ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, Екатеринбург, 2002. – С. 91-93.

18. Попов В.С., Бережный С.П., Билоник И.М., Сидоренко М.В., Селезнев А.А., Попов В.В. Повышение выносливости сварных швов балок встряхивания электрофильтров / Материалы междунар. научно-техн. конф. «Современные сварочные и родственные технологии и их роль в развитии производства» УГМТУ, Николаев, 2003. – С. 97 – 99.

19. Попов В.С., Бережный С.П., Билоник И.М Использование шихтових материалов, полученных методом электрошлаковой выплавки, для повышения качества металла сварного шва / Збірник тез. міжнар. конф. “Сучасні проблеми зварювання та ресурсу конструкцій” ІЕЗ ім. Є.О. Патона, Київ, 2003. – С. 60 – 61.

20. Бережный С.П., Билоник И.М. Повышение работоспособности сварных соединений встряхивающих устройств электрофильтров / Тези 7 міжнар. конф. “Технологія ремонту машин, механізмів и обладнання”, “Асоціація технологівмашинобудівельників України”, Алушта, 1999 р.

21. Попов В.С. Бережний С.П., Билоник И.М., Капустян А.Е. Влияние чистоты ферротитана на выносливость металла сварного шва / Сборник трудов ІІІ междунар. научно-техн. конф. “Сварка. Контроль. Реновация - 2003” Межгосударственный научный совет по сварке и родственным технологиям, Мин. образования РФ, Уфа, 2003. – С. 99-100.

В наведених працях автору належить наступне:

[1, 2, 5, 14] Досліджено вплив забрудненості феросплавів, вплив комплексного сплаву ЕШВ на вміст домішок, кількість та форму неметалевих включень у наплавленому металі.

[4] Розроблено методику розрахунку часу розчинення тугоплавких часток у розплаві титану при ЕШП.

[6] Досліджено хімічний склад комплексних лігатур ЕШВ.

[7, 13, 16] Досліджено структури та властивості зливків феротитану ЕШВ і алюмотермічного виробництва.

[8, 10] Розроблено електрошлакову технологію одержання феротитану та досліджено його вплив на механічні властивості наплавленого металу.

[9] Розроблено окремі елементи математичної моделі визначення температурних параметрів частинок фероматеріалів при проходженні шлакової та металічної ванн, перевірка адекватності моделі.

[11] Досліджено параметри введеної гранульованої присадки та її вплив на структуру злитків.

[12] Досліджено вплив процесу плавлення комбінованого електрода на структуру зливків феротитану ЕШВ.

[15] Розроблено покриття електродів з комплексним феросплавом ЕШВ.

[3, 17, 18, 19, 20, 21] Досліджено вплив комплексного сплава ЕШВ на склад і механічні властивості наплавленого металу.