Малигіна Світлана Валеріївна. Розробка покриття для захисту металоконструкцій від розплавлених електродних бризок при зварюванні з попереднім підігрівом виробів : Дис... канд. наук: 05.03.06 - 2008.
Анотація до роботи:
Малигіна С.В. Розробка покриття для захисту металоконструкцій від розплавлених електродних бризок при зварюванні з попереднім підігрівом виробів. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.03.06 - «Зварювання та спорідненні процеси і технології» - Приазовський державний технічний університет Міністерства освіти і науки України, Маріуполь, 2007.
В дисертації вирішено науково-технічну проблему підвищення техніко-економічних характеристик процесу зварювання відкритою дугою на основі розробки практичних рекомендацій з удосконалення складу захисного покриття та технології зварювання. Розроблено склад захисного покриття для зварювання виробів з їх попереднім підігрівом. Запропоновані фізико-математична модель формоутворення шва та експериментальні залежності дозволяють виконувати розрахунок і вирішувати задачі з оптимізації параметрів режиму зварювання відкритою дугою по захисному покриттю. Розроблено методику аналізу впливу стану кромок, що зварюють, на стабільність процесу зварювання.Розроблено програмно-методичний комплекс для розрахунку технологічних параметрів процесу зварювання по захисному покриттю. Результати роботи впроваджені на ряді підприємств України з економічним ефектом більше 160 тис. грн. Ряд наукових розробок впроваджено у навчальний процес, використовується у науково-дослідній роботі студентів і аспірантів.
1. У дисертації виконано нові науково обґрунтовані розробки в галузі технології процесу зварювання, що забезпечують вирішення важливої науково-технічної проблеми – зниження набризкування і трудомісткості при зварюванні плавленням відкритою дугою (у середовищі вуглекислого газу, ручному дуговому зварюванні, зварюванні порошковим дротом), підвищення продуктивності процесу, якості зварного з’єднання і терміну його експлуатації, забезпечення економії матеріальних ресурсів на основі розроблення технологічних рекомендацій.
2. Запропоновано і реалізовано на практиці удосконалену методику точного оперативного аналізу впливу стану зварюваних кромок на стабільність процесу зварювання і мікроконтролерну систему моніторингу стабільності дугового процесу, що передбачає реєстрацію, збереження та передавання на комп’ютер виміряної інформації з подальшим відтворенням необхідного потоку даних, одержуваних під час зварювання. Їх застосування дозволяє раціонально проектувати склади захисних покриттів і корегувати режими зварювання по них у більш вузькій зоні пошуку для забезпечення оптимальних зварювально-технологічних характеристик і якості металу шва.
3. Результати дослідження стійкості покриттів до теплового впливу при зварюванні з попереднім підігрівом показали, що при використанні рідкоскляного дисперсійного середовища термостійкість покриттів стабільно висока (А = 11,6-12,8 Дж/мм), яка не залежить від температури в інтервалі 20-1000С.
4. Із використанням методу планування експерименту розроблений склад захисного покриття для зварювання виробів з їх попереднім підігрівом, масс.%: підмильний луг 16-18; мінералізатор 15-17; марганцевокислий калій KMnO4 0,03-0,04; алюміній фтористий AlF3 2,5-3,0; оксид цирконію ZrO2 18-20; водяний розчин рідкого скла щільністю 1350-1450 кг/м3 – решта, яка має такі теплофізичні властивості (після термообробки): с =2616 кг/м3; л = 0,24218 Вт/(м К); а = 55310-4 м2/с. Його використання у виробничих умовах забезпечує захист основного металу, не впливаючи негативно на зварювально-технологічні характеристики та якість металу шва.
5. Вперше установлено, що для забезпечення потрібної якості зварного з’єднання необхідно при зростанні кількості покриття понад 2,0-2,5% площі поперечного переріза шва і зниженні теплової потужності дуги знижувати припустимі швидкості зварювання відповідно до запропонованої залежності режиму зварювання в функції товщини захисного шару.
6. Експериментально встановлено, що, за умов наявності на поверхні металу захисного покриття, застосування безпосереднього збудження дуги у міжелектродному проміжку, що скорочується, є ефективним та економічно доцільним у разі введення до складу покриття компонентів, які легко іонізуються, у кількості не менше 15%. Це дозволяє скоротити час установлення дугового процесу до 0,02-0,03с і підвищити якість початкової ділянки зварного шва (відсутність кратерів, структур закалювання, мікротріщин, що виступають осередками руйнування).
7. Дослідженнями залежності рівня концентрації пилу і токсичних речовин від режимів зварювання у вуглекислому газі, ручного дугового зварювання по захисному покриттю встановлено види шкідливих виділень, кількість яких не перевищує регламентованих гранично припустимих концентрацій.
8. Вперше розроблено програмно-методичний комплекс математичних моделей та алгоритмів прийняття рішень при багатокритеріальній оптимізації технологічних параметрів процесу зварювання по захисному покриттю виробів з попереднім підігрівом, який забезпечує мінімізацію ймовірності виникнення дефектів на основі комбінації комп’ютерної імітації процесу зі статистичними методами оцінки ймовірності одержання з’єднань із заданими показниками якості. Його використання дозволяє оперативно знижувати вплив виробничо-технологічних чинників на можливість утворення зварювальних дефектів шляхом коригування процесу з урахуванням вимог щодо надійності устаткування і раціональності дій персоналу.
9. Виконані наукові дослідження і запропоновані на їх основі практичні рішення підтверджено в умовах дослідно-промислової перевірки та експлуатаційних іспитів в АТ «Маріупольський металургійний комбінат ім. Ілліча» (м. Маріуполь), АТ «Дружківський машинобудівний завод» (м. Дружківка), АТ «Завод «Дніпропрес» (м. Дніпропетровськ), в Українському науково-дослідному інституті металургійного машинобудування УкрНДІМеталургМаш і впроваджено з економічним ефектом понад 160 тис. грн.
Публікації автора:
Чигарев В.В. Влияние защитных покрытий на параметры режима сварки в углекислом газе / В.В. Чигарев, С.В. Малыгина // Зб. наук. праць Кіровоградського державного технічного університету.–Кіровоград: КДТУ.–2003.– С.134-140.
Особистий внесок здобувача: запропоновано кількісну залежність між режимом зварювання і кількістю захисного покриття в металі шва.
Чигарев В.В. Повышение работоспособности прокатного оборудования / В.В. Чигарев, С.В. Малыгина // Захист металургійних машин від поломок: Зб. наук. праць – Маріуполь, 2003.– Вип. 7.– С.22-27.
Особистий внесок здобувача: досліджено нагрівання захисного покриття на термічно навантажених ділянках поблизу межі сплавлення основного металу зі швом.
Чигарев В.В. Влияние защитных покрытий на режим сварки / В.В. Чигарев, С.В. Малыгина // Вісник Приазовського державного технічного університету: Зб. наук. праць. – Маріуполь. – 2003.– № 13.– С.202-205.
Особистий внесок здобувача: оптимізовано режим зварювання кутових швів по захисному покриттю, досліджено механічні властивості швів.
Малыгина С.В. Совершенствование технологии сварки деталей энергетических установок с использованием защитных покрытий // Вісник двигунобудування.–2004.– №3.– С.64-68.
Чигарев В.В. Особенности формирования шва при сварке по защитным покрытиям / В.В. Чигарев, С.В. Малыгина, П.А. Гавриш // Вісник Харківського державного технічного університету сільського господарства ім. П.Василенка. – Харків: ХНТУСГ. – 2005. - Вип. 40.–– С.143-149.
Особистий внесок здобувача: досліджено закономірності формоутворення шва при зварюванні по захисним покриттям у середовищі активних газів.
Малыгина С.В. Защита технологического оборудования и свариваемых изделий в условиях массового производства / С.В. Малыгина, В.К. Лысак // Захист металургійних машин від поломок.– Маріуполь, 2005.– Вип. 8.– С.198-201.
Особистий внесок здобувача: модернізовано установку для автоматичного збирання і зварювання роликів, розроблено блок-схему алгоритму керування установкою.
Малыгина С.В. Оценка эффективности покрытий с учетом современных требований к производственным технологиям / С.В. Малыгина, В.К. Лысак // Вісник Донбаської державної машинобудівної академії: Зб. наук. праць. – Краматорськ: ДДМА, 2006.– №2.– С.41-46.
Особистий внесок здобувача: розроблено методику точного оперативного аналізу впливу стану зварюваних кромок на стабільність процесу зварювання, вивчено вплив захисного покриття на утворення холодних тріщин при зварюванні високоміцних сталей.
Кассов В.Д. Разработка микроконтроллерной системы мониторинга стабильности процесса ремонтной сварки дефектов литья / В.Д. Кассов, С.В. Малыгина // Вісник Донбаської державної машинобудівної академії. : Зб. наук. праць. – Краматорськ: ДДМА, 2006.– №3.– С.149-153.
Особистий внесок здобувача: розроблено варіант вимірювальної системи визначення стабільності процесу зварювання, розроблено математичну модель розподілу температури в зоні контакту бризки із основним металом.
Малыгина С.В. Повышение надежности сварных конструкций в станкостроении// Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем: Зб. наук. праць. – Краматорськ: ДДМА, 2006.– Вип. 20.– С.147-153.
Малыгина С.В. Разработка покрытий для защиты поверхности от налипания брызг расплавленного металла // Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов: IV Международная научно-техническая конференция, посвященная 75-летию Национального научного центра «Харьковский физико-технический институт», 19-23 мая 2003г. – Харьков: ННЦ ХФТИ, 2003. – Т.1. – С. 175-177.
Чигарев В.В. Влияние защитных покрытий на образование холодных трещин при сварке высокопрочных сталей / В.В. Чигарев, С.В. Малыгина // Нові конструкційні сталі та стопи і методи їх обробки для підвищення надійності та довговічності виробів: IX Міжнародна науково-технічна конференція, 23-26 вересня 2003р. – Запоріжжя: ЗНТУ, 2003. – С. 51-53.
Особистий внесок здобувача: визначено вплив складу покриття та його товщини на якість зварного шва.
Малыгина С.В. Комплексная оценка свойств защитных покрытий // Современные сварочные и родственные технологии и их роль в развитии производства: Международная научно-техническая конференция, 28-31 октября 2003г. – Николаев: УГМТУ, 2003. – С. 106-107.
Чигарев В.В. Оптимизация режимов сварки металлоконструкций с защитным покрытием / В.В. Чигарев, С.В. Малыгина // МАТИ – Сварка XXI века. Технология, оборудование и подготовка кадров в сварочном производстве: Всероссийская научно-техническая конференция, 20-21 ноября 2003г. – М.: МАТИ-РГТУ им. К.Э. Циолковского, 2003. – С. 226.
Особистий внесок здобувача: розроблено алгоритм розрахунку режиму зварювання.
Малыгина С.В. Совершенствование технологии сварки изделий с использованием защитных покрытий // Проблемы механики горнометаллургического комплекса: VI Международная научно-техническая конференция, 25-28 мая 2004г. – Днепропетровск: НГУ, 2004. – С. 80-81.
Малыгина С.В. Снижение трудоемкости изготовления металлообрабатывающего оборудования // Важке машинобудування. Проблеми та перспективи розвитку: ІІ Міжнародна науково-технічна конференція, 1-3 червня 2004р. – Краматорськ: ДДМА, 2004. – С. 85.
Малыгина С.В. Влияние защитных покрытий на усталостную прочность сварных металлоконструкций // Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов: VI Международная научно-техническая конференция, 16-20 мая 2005г. – Харьков: ННЦ ХФТИ, 2005. – Т.1. – С. 16-18.
Малыгина С.В. Моделирование температурного поля защитного покрытия // Зварювання та суміжні технології: III Всеукраїнська науково-технічна конференція молодих учених та спеціалістів, 25-27 травня 2005р. – К: ІЕЗ ім. Є.О.Патона.– 2005. – С.96.
Чигарев В.В. Улучшение физико-химических характеристик связующих защитных покрытий / В.В. Чигарев, С.В. Малыгина // Важке машинобудування. Проблеми та перспективи розвитку: IV Міжнародна науково-технічна конференція, 5-8 червня 2006р. – Краматорськ: ДДМА, 2006. – С. 100.
Особистий внесок здобувача: досліджено вплив інгредієнтів на в’язкість захисного покриття.
Чигарев В.В. Обоснование выбора способа нанесения защитных покрытий от налипания брызг электродного металла / В.В. Чигарев, С.В. Малыгина // Современные проблемы сварки и родственных технологий: II Международная научно-методическая конференция, 11-14 сентября 2006г. – Мариуполь: ПГТУ, 2006. – С. 89.
Особистий внесок здобувача: розроблено спосіб нанесення захисного покриття.
Патент 8107 Україна, МПК В23К 35/36. Склад покриття для захисту поверхні від налипання бризок розплавленого металу / В.В. Чигарьов, С.В. Малигіна (Україна). – №200500500; Заявл. 19.01.05; Опубл. 15.07.05; Бюл. №7. – 2с.
Особистий внесок здобувача: проведення експериментальних робіт, участь у розробленні формули винаходу.
