Анотація до роботи:

Літвінов О.П. Розробка самозахисного порошкового дроту для наплавлення деталей, що працюють в умовах гідроабразивного зносу. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.06 – «Зварювання і споріднені технології».– Приазовський державний технічний університет Міністерства освіти і науки України, Маріуполь, 2003 р.

Дисертація присвячена питанню поліпшення технологічних характеристик процесу наплавлення і складу порошкового дроту для дугового наплавлення деталей з комплексно легованих сталей, що працюють в умовах гідроабразивного зносу.

Був проведений комплекс теоретичних і експериментальних досліджень, спрямованих на розвиток методів розрахунку, уточнення вихідних даних, вирішення оптимізаційних задач і, як наслідок, поліпшення технологічних характеристик процесу наплавлення і складу порошкового дроту для електродугового наплавлення деталей з комплексно легованих сталей.

Розроблено склад металу (2,08% C; 2,36% Mn; 1,42% Si; 11,6% Cr; 1,82% V; 2,08% Mo; 0,88% Ti; 4,15% W) для відновлення деталей з комплексно легованих сталей, що працюють в умовах гідроабразивного зносу, з оптимальним поєднанням зносостійкості і технологічності.

Розроблено порошковий дріт із змістом газошлакоутворюючих (плавиковий шпат: карбонатний шлам: мартенівський шлак: датолітова руда =4:2:2:2) у кількості 20-25% у шихті, що забезпечує високі зварювально-технологічні властивості.

Розроблені технологічний процес і порошковий дріт пройшли промислові іспити в умовах ВАТ «Завод дорожніх машин» (м. Бердянськ Запорізької обл.) і рекомендовані до використання в машинобудуванні для наплавлення деталей, що працюють в умовах гідроабразивного зносу. Впровадження результатів роботи дозволило одержати річний економічний ефект у сумі 53,6 тис.грн. (у цінах 2003 р.).

1. Наведено теоретичне узагальнення і нове рішення науково-технічної задачі зниження втрат електродного металу і легуючих елементів при наплавленні комплексно легованого сплаву самозахисним порошковим дротом, що необхідно для підвищення експлуатаційних характеристик зносостійкого наплавленого металу.

2. Установлено характер впливу кількості й співвідношення плавикового шпату, карбонатного шламу, мартенівського шлаку і датолітової руди в шихті комплексно легованого самозахисного порошкового дроту на характеристики крапельного переносу, втрати електродного метала и коефіцієнти переходу легуючих елементів у наплавлений метал, при цьому статистичний кореляційний зв’язок між масою переношуваних крапель и втратами електродного металу відсутній, а дрібнокрапельний перенос не обов’язково відбувається з мінімальним розбризкуванням.

3. Показано, що зростання концентрації карбонатного шламу або мартенівського шлаку в газошлакоутворюючій частині шихти порошкового дроту понад 40-50 % призводить до значного зниження параметрів макропереносу електродного металу. Це пояснюється зростанням окислення металу крапель і зниженням поверхневого и міжфазного натягу. Для порошкових дротів з невисокою окислювальною спроможністю шихти з підвищенням вмісту газошлакоутворюючих компонентів у сердечнику до 20-25 % характеристики макропереносу зростають, при подальшому підвищенні до 35 %- зменшуються. Зварювальний струм і напруга дуги істотно впливають на значення m и t при вмісті газошлакоутворюючих компонентів у шихті до 20-25 % и невеликій окислювальній спроможності сердечника.

4. Визначено, що на втрати електродного металу найбільший вплив має введення до газошлакоутворюючої частини шихти карбонатного шламу понад 20-25 %. Це пов’язано з інтенсивною дисоціацією в зоні плавлення дроту карбонатів кальцію, магнію, натрію та активним виділенням газів. Підвищення вмісту карбонатного шламу в газошлакоутворюючій частині шихти понад оптимального, що становить 20-25 %, призводить до значних втрат C, Mn, Si, Cr, V, Mo, W, Ti. Мартенівський шлак и датолітова руда мають менший вплив на коефіцієнти переходу згаданих легуючих елементів.

5. Доказано, що для одержання малих втрат електродного металу і високих коефіцієнтів переходу легуючих елементів доцільно застосовувати як газошлакоутворюючі компоненти самозахисного порошкового дроту плавиковий шпат, карбонатний шлам, мартенівський шлак та датолітову руду в співвідношенні 4:2:2:2 при загальному їх вмісті у шихті 20-25 %.

6. На основі встановлених закономірностей впливу легуючих присадок на їх перехід до наплавленого металу розроблено статистичну модель комплексного легування у вигляді системи рівнянь, придатної для прогнозування хімічного складу металу, наплавленого самозахисним порошковим дротом із оптимальним сполученням газошлакоутворюючих компонентів.

7. Із використанням як параметрів оптимізації зносостійкість за різних кутів атаки гідроабразивної суміші і схильність до утворення тріщин, методом планування багатофакторного експерименту розроблено склад металу 210Х12В4М2Г2СФТ для відновлення й зміцнення корпусів багерних насосів із поєднанням оптимальних зносостійкості та технологічності. Структура метала складається з аустеніту, ледебуритної евтектики й дрібних карбідів, що забезпечує високі пластичні властивості наплавленого металу при низькій схильності до тріщиноутворення.

8. Визначено склад сердечника самозахисного порошкового дроту, газошлакоутворюючими компонентами якого є плавиковий шпат, карбонатний шлам, мартенівський шлак и датолітова руда. В оптимальному співвідношенні вони забезпечують мінімальні втрати легуючих елементів, добрі зварювально-технологічні властивості. При наплавленні на режимах I_ЗВ = 300-350 А, U_Д = 28-30 В продуктивність становить 5,5-6,8 кг/ч.

9. Розроблений самозахисний порошковий дріт пройшов промислові випробування в умовах ВАТ «Завод дорожніх машин» (м. Бердянськ, Запорізька обл.) і рекомендований до застосування в машинобудуванні для наплавлення деталей, що працюють в умовах гідроабразивного зносу.

10. Впровадження результатів роботи дозволило одержати річний економічний ефект у сумі 53,6 тис.грн. (у цінах 2003 г.).

Публікації автора:

1. Кассов В.Д., Чигарев В.В., Литвинов А.П. Многокритериальная оптимизация состава износостойкого сплава // Наукові праці Донецького національного технічного університету .– Донецьк: ДонНТУ, 2002.–Вип. 51.–С.108–113.

2. Кассов В.Д., Чигарев В.В., Литвинов А.П. Оптимизация режимов восстановительной наплавки комплексно легированного сплава // Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. Збірник наукових праць. – Краматорськ: ДДМА, 2002. –Вип.12.–С.200–205.

3. Кассов В.Д., Чигарев В.В., Литвинов А.П. Влияние состава газошлаковой системы порошковой проволоки на переход легирующих элементов в наплавленный металл // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні. – 2002. – №2. –С.24–26.

4. Кассов В.Д., Скрипниченко В.С., Литвинов А.П. Влияние газошлакообразующих компонентов порошковой проволоки на характеристики макропереноса // Вісник Східноукраїнського Національного університету ім. В.Даля. – Луганськ: СНУ, 2002.–№7(53).–С.90–95.

5. Кассов В.Д., Литвинов А.П. Исследование потерь электродного металла при восстановительной наплавки порошковой проволокой // Тез. докл. II международной научно–технической конференции «Новые технологии, методы обработки и упрочнения деталей энергетических установок».– Запорожье.– 2002.– С.66-69.

6. Кассов В.Д., Чигарев В.В., Литвинов А.П. Разработка газошлакообразующей основы порошковой проволоки для наплавки металлургического оборудования// Материалы международной научно–методической конференции, посвященной 90–летию со дня рождения ученого–металлурга Меджибожского М.Я. «Современные проблемы производства сталей и управление качеством подготовки специалистов» –Мариуполь.–2002.–С.175–178.

7. Патент України 58855А, В23К9/04. Установка для дугового зварювання і наплавлення порошковим електродом / В.Д.Кассов, В.В.Чигарьов, О.П.Літвінов, І.В.Воленко (Україна) – № 2002118960; Зареєстровано 12.11.2002. Опубл. 15.08.2003, Бюл. №8.

8. Чигарев В.В., Литвинов А.П. Исследование влияния диаметра порошковой проволоки ПП–210Х12В4М2Г2СФТ на характеристики плавления // Х региональная научная и научно–техническая конференция. – Мариуполь–2003.–С.58.

9. Кассов В.Д., Чигарев В.В., Литвинов А.П. Влияние защитных материалов порошковой проволоки и режима наплавки на показатели переноса электродного металла// Материалы четвертой Международной научно–технической конференции «Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов», посвященной 75–летию Национального научного центра «Харьковский физико-технический институт»–Харьков.–2003–С.182–185.

В приведених роботах автору належить наступне:

[1] розробка програмних засобів і їх чисельна реалізація;

[2] дослідження впливу зварювального струму, напруги на дузі та вильоту електроду на показники плавлення порошкового дроту;

[3] чисельна реалізація математичної моделі;

[4] розроблення моделей, що характеризують залежність характеру масопереносу від складу газошлакоутворюючої частини сердечника дроту, з використанням симплексно–градчатого планування;

[5], [6], [8], [9] проведення експериментальних досліджень та оброблення результатів;

[7] запропоновано варіант розміщення роликів для подачі порошкових електродів.