Сварка, родственные процессы и технологии. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия
Другой
Бесплатно
Абразивная и ударно-абразивная износостойкость твёрдых наплавленных покрытий
Статья научная
Многие механизмы машин горного и металлургического оборудования, испытывающие абразивное изнашивание при эксплуатации, преждевременно выходят из строя. Износ их рабочих поверхностей вызывает необходимость в проведении восстановления, что приводит к удорожанию механизмов. Поэтому разработка материалов и технологий, значительно повышающих износостойкость таких деталей без их значительного удорожания, является важной задачей. Наиболее перспективным является применение плазменно-порошковой наплавки на изнашивающиеся поверхности деталей. Для этих целей разработан и изготовлен специальный наплавочный порошок, представляющий собой высокоуглеродистый сплав эвтектического состава. Благодаря оптимально подобранному легированию наплавленные покрытия обладают высокими значениями твёрдости, абразивной и ударно-абразивной износостойкости. Также повышение износостойкости при наплавке предлагаемого порошка связано с измельчением структуры и ориентированием направления ее роста по направлениям приложения усилий.
Бесплатно
Анализ трещиноустойчивости пробы "Тэккен"
Статья научная
Работа посвящена анализу трещиноустойчивости пробы «Тэккен» при охлаждении ее после сварки. Проба «Тэккен» изготавливается по ГОСТ 26388-84 тип IX и предназначена для оценки склонности металла шва сварного соединения к склонности к образованию холодных трещин. Необходимо было установить запас технологической прочности сварного соединения и выявить критические места возможного образования трещин. В основу положен принцип оценки возникающих при сварке напряжений с временным сопротивлением разрыву, полученному при охлаждении образцов с высокой скоростью, характерной для сварного соединения. Проведена численная оценка в ESI SYSWELD уровня напряжений в различных точках сварного соединения с учетом режима сварки, условий закрепления. Построены графики зависимости первых главных напряжений от температуры. При снижении трещиноустойчивости ниже единицы вероятно образование трещин, так как в этом случае действующие напряжения превышают временное сопротивление разрыву. Показано, что наиболее опасными являются зоны перехода от сварного шва к основному металлу при температуре 1020 °С и корень сварного шва после полного остывания. Разработанная методика анализа трещиноустойчивости может быть использована для оценки других типовых сварных соединений и проб.
Бесплатно
Взаимосвязь усредненного и парциальных коэффициентов перехода элементов при ручной дуговой сварке
Статья научная
Описана методика оценки усредненного и парциальных коэффициентов перехода элементов при ручной дуговой сварке. При сварке покрытыми электродами состав наплавленного металла и его сварочно-технологические свойства зависят от условий плавления стержня и покрытия и взаимодействия образовавшихся фаз друг с другом и газом. Состав наплавленного металла может быть определен, если известны общие, усредненные коэффициенты перехода элементов. Последние находят чаще всего экспериментально для конкретных условий сварки, что не позволяет гарантировать точность прогноза при изменившихся условиях. В связи с этим была поставлена задача разработки методики определения парциальных коэффициентов перехода элементов, т.е. коэффициентов перехода на каждой стадии нагрева и плавления, и их зависимости от параметров режима сварки. При плавлении электрода протекают следующие процессы в дуговом промежутке: - плавление стержня электрода и формирование капель металла; - плавление металлической части покрытия электрода (ферросплавов) и формирование капель металла; - плавление неметаллической части покрытия электрода (оксидов, органических соединений) и формирование капель шлака; - удаление газообразных компонентов из зоны сварки; - восстановление металлических компонентов из оксидов шлака. Общий коэффициент перехода элемента показывает, какая доля элемента теряется в процессе сварки. Анализ процессов, протекающих при нагреве и плавлении электрода, позволил найти взаимосвязь общего (усредненного) коэффициента перехода с парциальными коэффициентами, выраженную количественно. Приведены уравнения, которые позволили на основе экспериментальных и справочных данных найти парциальные коэффициенты перехода элементов. Эксперимент позволил найти значения масс сварочной и шлаковой ванн при заданных параметрах режима, а также установить зависимость между массами сварочной и шлаковой ванн и мощностью дуги. Были рассчитаны парциальные и усредненные коэффициенты перехода углерода и марганца в наплавленный металл при ручной дуговой сварке электродами УОНИ 13/55 диаметром 4 мм. В результате обработки экспериментальных и расчетных данных получены регрессионные уравнения для расчета парциальных коэффициентов перехода в зависимости от параметров режима, которые можно использовать для прогнозирования состава наплавленного металла.
Бесплатно
Влияние степени механической неоднородности на работоспособность тавровых сварных соединений
Статья научная
В работе рассмотрены вопросы, связанные с механической неоднородностью тавровых сварных соединений, а именно влияние механических характеристик «твердых» швов на напряженно-деформированное состояние соединений, нагруженных растяжением. Известно, что механическая неоднородность характерна в той или иной степени для всех сварных соединений. Сознательное регулирование геометрических размеров и механических характеристик «твердых» швов позволяет повысить работоспособность всего сварного соединения даже при наличии непроваров. Такой процесс называется оптимизацией сварных швов. Целью настоящей работы являлось определение возможности и условий использования механической неоднородности в сочетании с регулированием геометрических параметров швов для оптимизации и повышения работоспособности тавровых сварных соединений с непроварами в корне шва. Исследования выполнены с применением метода конечных элементов, базирующегося на теории пластического течения, и кинематической теоремы предельного равновесия. В работе приведены и рассмотрены наиболее характерные напряженно-деформированные состояния тавровых соединений с дефектом типа непровар при различных сочетаниях геометрических параметров со степенью механической неоднородности сварных швов. На основе полученных данных построены соответствующие зависимости максимальных эквивалентных напряжений и деформаций для конкретных теоретических моделей от механических характеристик швов. По результатам исследования методом конечных элементов и ранее полученных наработок предложена математическая модель для проектирования равнопрочных тавровых соединений с «твердыми» швами при наличии центрального непровара. Также были обозначены граничные условия их применения и определена необходимость и перспективы дальнейшего исследования. Результаты данных исследований могут быть использованы как в производстве строительных конструкций, так и в машиностроении.
Бесплатно
Выбор рациональных форм разделки кромок сварных соединений с конструктивным непроваром
Статья научная
К сварным конструкциям наряду с обеспечением заданной прочности предъявляют требования по уменьшению количества наплавленного металла. В этой связи практический интерес представляют сварные соединения с конструктивным непроваром. Недостаток таких соединений - высокая концентрация напряжений в вершине непровара. Для соединений высокопрочных сталей непровар опасен с точки зрения возникновения хрупких и квазихрупких разрушений при низких уровнях прикладываемых нагрузок. Для повышения сопротивляемости разрушению высокопрочных сталей с непроварами предлагается выполнять корень шва пластичными (мягкими), а остальную часть высокопрочными (твёрдыми) электродами. В настоящей работе представлены результаты исследования напряжённо-деформированного состояния и сопротивляемости разрушению механически неоднородных угловых сварных соединений и влиянию на них геометрических параметров разделки кромок и соотношения механических свойств твёрдого и мягкого металлов шва. Исследование напряжённо-деформированного состояния выполняли методом конечных элементов (МКЭ). МКЭ-расчёты и эксперименты на реальных сварных соединениях показали, что применение композитных швов при изготовлении угловых сварных соединений высокопрочных сталей с непроварами позволяет повысить их несущую способность при одновременной экономии дорогостоящих аустенитных электродов.
Бесплатно
Статья научная
Проведен анализ установок испытаний падающим грузом, используемых для проведения исследований и приёмо-сдаточных испытаний по оценке трещиностойкости сварных газонефтепроводных труб по критерию волокна в изломе образца и по другим параметрам. Для этого на трубных и металлургических заводах используются установки испытаний падающим грузом, изготовляемые на иностранных фирмах Instrom, Imatek и другие. В России установки испытаний падающим грузом для трубной продукции не изготовляются. Некоторые установки испытаний падающим грузом (фирма Imatek) поставляются с автоматической системой записи процесса разрушения образца, позволяющей определять максимальную разрушающую нагрузку, энергетические параметры разрушения (общую работу разрушения, удельную работу распространения трещины), скорость распространения трещины и другие параметры разрушения образца. Это позволяет использовать оборудование для реализации количественного метода оценки трещиностойкости газонефтепроводных труб. Установки испытаний падающим грузом комплектуются охлаждающими камерами для охлаждения образцов до -80 °С, а также приспособлением для нанесения надрезов в образце. Установки испытаний падающим грузом позволяют испытывать образцы из высокопрочной стали до К100, толщиной до 50 мм. Оборудование фирмы Imatek имеет значительные преимущества перед фирмой Instrom: большая производительность, копьютерная система регистрации параметров разрушения, испытание образцов из стали с прочностью К100 и выше и толщиной до 50 мм и др. Проведены исследования по анализу процессов разрушения крупногабаритного образца на установке испытаний падающим грузом, близкого по геометрическим параметрам к пробе DWTT. Вскрыта и установлена сложная природа образования волокна в изломе образца при динамическом нагружении, зависящая от вязкости материала, скорости трещины в образце, податливости нагружаемой системы и других факторов. Без устранения выявленных недостатков пробы DWTT становится очевидной нецелесообразность использования данной пробы для проведения приёмо-сдаточных испытаний по оценке трещиностойкости сварных газопроводных труб.
Бесплатно
Статья научная
Постановка задачи (актуальность работы): статья посвящена проблемам структурообразования при сварке низкоуглеродистых, низколегированных сталей. Формирование структуры металла сварных соединений происходит в сложных термических условиях, которые определяют комплекс эксплуатационных свойств. Наличие в металле сварного шва крупных столбчатых кристаллов является потенциально опасным фактором, так как при определенных условиях подобные структуры могут выступать концентраторами напряжений и служить источником разрушения. В работе рассматривается возможность управления первичной структурой наплавленного металла путем введения в расплав сварочной ванны нано- и ультрадисперсных частиц тугоплавкого материала. Цель работы: исследование влияния нано- и ультрадисперсных частиц монокарбида вольфрама WC на структуру наплавленного металла. Используемые методы: был проведен лабораторный эксперимент, который заключался в изготовлении электродов, содержащих в своем покрытии различное количество ультрадисперсного порошка WC; наплавке и изготовлении образцов; исследовании полученных образцов методом световой микроскопии (микроскоп Микромед-Мет) и измерении твердости по Виккерсу (прибор HV-1000). Новизна: получены новые данные о влиянии концентрации ультрадисперсного порошка WC в покрытии электрода на структуру наплавленного металла. Результат: структура металла, наплавленного электродами, содержащими в обмазке 0; 0,02 и 0,2 % (от массы сухой смеси) порошка WC, характеризуется наличием столбчатых кристаллов, окруженных сеткой периферийного феррита, образовавшегося вдоль границ первичных зерен. Наблюдаются игольчатые включения видманштеттового феррита, прорастающие от края кристаллов к их центру, а также структуры бейнитного типа. Структура металла, наплавленного электродами, содержащими в обмазке 0,4 % (от массы сухой смеси) порошка WC, характеризуется наличием измельченной ячеистой структуры, представленной равноосными кристаллами. Твердость наплавленного металла в образцах находится в диапазоне 184-189 HV. Практическая значимость: получены данные, необходимые для создания новых марок покрытых электродов для сварки-наплавки низкоуглеродистых, низколегированных сталей.
Бесплатно
Исследование теплостойкости штамповой стали, наплавленной порошковой проволокой Н13М5Х4ФСТЮР
Статья научная
Приведены результаты исследования теплостойких свойств металла наплавленного порошковой проволокой Н13М5Х4СФТЮР, в состав которой введены карбид бора, диборид титана и диборид циркония в количестве 2,5 %. Для сравнения определялась теплостойкость наплавленного металла, полученного серийно выпускающимися материалами компании Castolin-Eutectic: электродами Castolin 6 и проволокой CastoMag 45355; а также штамповой стали 50ХНМ. Показано, что наплавленный металл порошковой проволокой Н13М5Х4ФСТЮР с боридами по теплостойкости при температурах до 650 °С находится на уровне металла, наплавленного электродами Castolin 6, а при более высоких температурах значительно превосходит исследуемые материалы в данной работе. Установлено, что упрочение наплавленного металла полученного порошковой проволокой 0Н13М5Х4ФСТЮР, в отличие от обычных мартенситно-стареющих сталей, происходит за счет выделения мелкодисперсных интерметаллидных фаз Лавеса (Fe, V, Si)2(Mo, Ti) и высокопрочных труднорастворимых карбоборидных фаз (Ti, Mo, Fe, V)23(С,В)6 круглой и (Сr, Fe, Mo, Ti)7(С,В)3 пластинчатой форм. Кроме этого введение боридов в данный металл приводит к образованию карбоборидной эвтектики (Fe, Ti, Mo)3(С,В), имеющей скелетообразный характер и зернограничное расположение. Такое структурное состояние повышает температуру рекристаллизации и замедляет диффузионные процессы при высоких температурах, поэтому отпуск данного наплавленного металла до температуры 750 °С не оказывает значительного влияния на изменение структуры. Данная порошковая проволока 0Н13М5Х4ФСТЮР с боридами рекомендуется в качестве наплавочного материала, для восстановления и повышения износостойкости штамповой оснастки и узлов металлургического оборудования.
Бесплатно
К расчету режима четырехдуговой сварки труб большого диаметра
Статья научная
Проведен анализ существующих источников в области многодуговой сварки, изложены предпосылки к созданию математической модели по расчету параметров режима многодуговой сварки, алгоритм которой был взят за основу при создании программного комплекса WeldCalc. Показано, что одним из наиболее важных факторов, влияющих на качество сварного соединения, а именно, на получение заданной геометрии сварного соединения, является определение оптимальных параметров режима многодуговой сварки. Поскольку любое изменение хотя бы одного из параметров режима многодуговой сварки труб большого диаметра приводит к серьезным экономическим затратам на лабораторные исследования свариваемости образцов, отсутствие теоретического расчета параметров режима многофакторного процесса многодуговой сварки усложняет выбор окончательного технологического решения. Проблема разработки математической модели, которая определяет взаимосвязи между параметрами многодугового процесса сварки и автоматизации расчета этих параметров, является актуальной технологической задачей. На кафедре «Оборудование и технология сварочного производства» Южно-Уральского государственного университета создана математическая модель и компьютерная программа, позволяющая рассчитать автоматизированным способом режимы многодуговой сварки. Приведен рисунок внешнего вида программы. В качестве примера выполнен проверочный расчет многодуговой сварки четырех дуг для металла толщиной 15,7 мм, соединяемого встык, проведено его сравнение с реальным режимом, выполненным в лаборатории. Полученные значения соответствующих коэффициентов взаимосвязи между параметрами вынесены в таблицы, представлены формулы долевого соотношения между токами в данной математической модели. Полученные данные удовлетворительно коррелируют с расчетом.
Бесплатно
Новый плазмотрон для резки металла под сварку: сравнительный анализ
Статья научная
Рассматривается новый одноконтурный плазмотрон для резки металлов под сварку с улучшенными газодинамическими характеристиками. Конструкция плазмотрона создана в процессе решения проблемы равномерного распределения потока плазмообразующего газа по сечению газовоздушного тракта плазмотрона. В результате анализа различных конструктивных вариантов газовоздушного тракта - с увеличенным объемом расширительной камеры, с модификацией длины, количества и формы каналов завихрителя, с системой газодинамических фильтров в расширительной камере - создана комплексная система газовихревой стабилизации плазменной дуги. Система газодинамических фильтров представляет собой совокупность препятствий различной формы, установленных в расширительной камере, функцией которых является равномерное распределение потоков ПОГ по каналам завихрителя. Представлены результаты компьютерного моделирования, обосновывающие эффективность проектирования. Проведен сравнительный анализ параметров эффективности и безопасности его работы. В процессе анализа параметров качества поверхности кромок реза (отклонения поверхности реза от перпендикулярности, величины шероховатости поверхности реза, размера зоны термического влияния) установлено, что новый плазмотрон осуществляет резку металла под сварку на уровне 1-го класса качества. Показано также улучшение параметров безопасности при работе с новым плазмотроном.
Бесплатно
Статья научная
Из практики эксплуатации и опыта механических испытаний известно, что металл зоны термического влияния (ЗТВ) сварного соединения более чем основной металл подвержен разрушению. В ходе проведения многочисленных испытаний по оценке статической трещиностойкости установлено, что наименьшими вязкими свойствами обладают область крупного зерна ЗТВ и линия сплавления. Такое снижение вязких свойств сварных соединений прямошовных труб большого диаметра (ТБД) приводит к отбраковке продукции и серьезным экономическим последствиям. С целью выявления причин такого поведения металла в ЗТВ было выполнено моделирование термических циклов сварки на образцах из сталей класса прочности К65 с помощью комплекса Gleeble 3800. В ходе выполнения работы была установлена взаимосвязь между сформированной микроструктурой в ЗТВ и вязкими свойствами сварных соединений высокопрочных труб. Самым неблагоприятным типом микроструктуры в области крупного зерна ЗТВ является глобулярный бейнит. Выявлено негативное влияние ванадия и кремния на вязкие свойства сварных соединений высокопрочных труб большого диаметра. Так же были установлены причины снижения вязких свойств литого металла сварных швов. Сильное снижение вязких свойств металла шва происходит при выделении феррита по границам первичных дендритов. По результатам исследований был разработан химический состав основного металла труб, и предложен способ повышения вязких свойства литого металла сварного шва за счет добавок титана и бора в сварочную ванну. Рекомендации были применены при производстве опытной партии труб для проекта «Сила Сибири». Результаты механических испытаний показали высокие значения вязких свойства полученных сварных соединений.
Бесплатно
Определение причин низкой ударной вязкости кольцевого сварного шва
Статья научная
Причинами пониженной ударной вязкости околошовных зон в сварных соединениях могут быть неоднородность химического состава (ликвация) и перегрев металла. Если ликвация приводит к неравномерности механических свойств по сечению сварного соединения, то перегрев, сопровождающийся ростом зерна, значительно повышает склонность сварного шва к хрупкому разрушению. В работе исследовался штампосварной тройник: магистраль тройника изготовлена из стали марки 10Г2ФБЮ, удлинительное кольцо изготовлено из стали 09Г2С. Целью исследования было установить причины низкой ударной вязкости кольцевого сварного шва указанного изделия. Макроструктурные исследования сварного соединения показали, что шов был наложен со смещением. Имеющая место неравноосность приводит к смещению линии разрушения, в результате чего разрушение проходит в наиболее хрупкой структуре участков сварного шва. При исследовании микроструктуры металла шва установлено наличие в структуре видманштетт феррита. Данная структурная составляющая наблюдается как у внешней поверхности шва, так и в центре. Присутствие видманштетта оказывает негативное влияние на механические свойства металла. Поскольку микроструктурные исследования показали неравномерное распределение грубоигольчатого феррита по толщине шва, то было предложено увеличить количество проходов при сварке с трех до четырех. Проведенные сравнительные исследования структуры и свойств образцов опытных сварок показали целесообразность таких изменений. Так, измерения микротвердости сварных соединений после сварки в 3 и 4 прохода показали, что при наложении 3 валиков твердость металла шва ниже, чем при наложении 4 валиков, но не более допустимых значений 260 HV10. Таким образом, по результатам исследования по устранению причин низкой ударной вязкости были рекомендованы следующие мероприятия: строгий контроль технологии сварки участков сварного шва (для недопущения неравноосности) и установление минимального числа проходов при сварке (для получения нужных механических свойств).
Бесплатно
Оптимизация состава и технологии изготовления барабан-катодов медеэлектролитного производства
Статья научная
Целью данной работы является выбор оптимального состава рабочей поверхности барабан-катодов и разработка рациональных способов их изготовления. По литературным данным и на основании всесторонних электрохимических исследований (определение коррозионной стойкости потенциостатическим методом, гальваностатическое определение перенапряжения кристаллизации меди, а также моделирование процесса получения фольги) было установлено, что наилучшими показателями из исследуемых обладает сплав состава Х15Н65М20. В силу специфики условий эксплуатации барабан-катодов, дефицитности материалов для выбранного сплава, необходимости получения заготовки большого диаметра с гомогенной мелкозернистой и плотной структурой поверхности в качестве базовой технологии была принята электрошлаковая выплавка (ЭШВ). Применение сварочной технологии сделало необходимым учет двух дополнительных факторов: возможности повреждения поверхности межкристаллитной коррозией (МКК) и склонности аустенитных сплавов к горячим трещинам. Для предотвращения МКК в сплав был добавлен ниобий в традиционно достаточных количествах (до 1 %). Дополнительное введение ниобия в исследуемый сплав может привести к снижению технологической прочности. Не принимая во внимание взаимное влияние Nb, Cr и Мо, был выбран состав Х15Н69М15Б1. Сравнительные опытно-промышленные испытания барабан-катодов проводили на опытном участке фольги Кыштымского МЭЗ, которые показали работоспособность предлагаемого материала при повышенных температурах по сравнению с традиционными, что существенно повышает производительность процесса электроосаждения. Установлено, что аргонодуговая наплавка неплавящимся электродом может осуществляться в широком диапазоне режимов без применения каких-либо технологических приемов при полном отсутствии трещинообразования, что позволит изготавливать собственно обечайку из менее дефицитных материалов.
Бесплатно
Оценка эффективности режимов термообработки сварного соединения при помощи Sysweld
Статья научная
Представлена методика определения поля остаточных напряжений после сварки и термообработки на примере сварного соединения пластин при помощи программного пакета Sysweld, реализующего метод конечных элементов. При расчётах были учтены как изменяющиеся в результате нагрева механические упругие и пластические характеристики стали, изменение структурного состава при сварке и термообработке, так и траектория и скорость движения теплового пятна. Рассмотрены три различных режима термической обработки после сварки: неполный отжиг, нормализация с остыванием на воздухе и полный отжиг с последующим медленным (вместе с печью) остыванием конструкции. Уровни остаточных эквивалентных напряжений, формирующиеся после сварки и каждого из рассмотренных режимов после термической обработки, оказались ожидаемо различными. Нормализация и неполный отжиг позволили значительно снизить уровень остаточных напряжений, однако наиболее эффективной термической обработкой с точки зрения снижения остаточных напряжений является полный отжиг и последующее медленное (вместе с печью) остывание конструкции. Анализ полученных данных свидетельствует о том, что для наиболее эффективного снижения остаточных напряжений, необходима структурная и фазовая перекристаллизации, происходящие при нагреве конструкции выше критической температуры Ас 3.
Бесплатно
Перспективы применения плазменной закалки для упрочнения дисковых ножей
Статья научная
Стойкость режущего инструмента для обработки материалов во многом определяет эффективность металлургических предприятий. В этой связи использование прогрессивных способов упрочнения режущего инструмента является важной производственной задачей. Основной причиной выхода дисковых ножей из строя является преждевременное замятие режущей кромки, а также выкрошка в режущей части. Для исключения образования подобных дефектов была проведена плазменная закалка режущей кромки ножей. Результаты показали, что выкрашивание и затупление режущей кромки прекратилось полностью. Дисковые ножи стали работать в режиме самозатачивания, что повысило качество реза и срок эксплуатации таких ножей. Это связано с повышенным количеством аустенита в закаленном слое и особенностями формирования структуры зоны термического воздействия.
Бесплатно
Порошковые проволоки Fe-Cr-Al для дуговой металлизации жаростойких покрытий
Статья научная
В работе контролировали однородность шихты порошковых проволок, для чего определяли угол ее естественного откоса и коэффициент сыпучести. Установлено, что шихта специального состава, полученная за счет ограничения содержания крупных и мелких фракций компонентов, в сравнении с шихтой стандартного состава из компонентов, имеющих исходную грануляцию, имеет меньший угол естественного откоса и большую сыпучесть, что позволило обеспечить ее однородность по химическому и гранулометрическому составам и повысить качество покрытий. Методами термогравиметрического анализа и сканирующей электронной микроскопии проанализировано влияние дополнительного легирования проволок титаном, кремнием и иттрием на жаростойкость. Установлено, что как для сплавов базовой системы легирования Fe-Cr-Al, так и для металлизационных покрытий, введение титана и кремния позволяет предотвратить формирование железохромистых карбидов (Fe,Cr)7C3 и нитридов алюминия AlN и протекание локальной высокотемпературной коррозии, а иттрия - сегрегацию серы на границе раздела за счет формирования сульфидов Y2S3. В отличие от стандартных хромоалюминиевых сплавов для металлизационных покрытий указанные эффекты достигаются при введении в состав шихты порошковых проволок повышенного количества титана и кремния, что связано с условиями их формирования при дуговой металлизации. На основе установленных закономерностей разработаны порошковые проволоки системы легирования Fe-Cr-Al-Ti-Si, предназначенные для нанесения жаростойких металлизационных покрытий. Металлизационные покрытия из разработанных порошковых проволок имеют жаростойкость одного уровня с аустенитными сталями и на порядок выше в сравнении с перлитными и мартенситно-ферритными сталями, широко используемыми в котлостроении.
Бесплатно
Применение сварки для изготовления кольцевых заготовок из жаропрочных никелевых сплавов
Статья научная
Кольцевые детали, изготавливаемые из трудносвариваемых жаропрочных дисперсионно-твердею¬щих никелевых сплавов, в настоящее время производятся в раскатном варианте. Применение таких технологических процессов является вынужденным решением, к которому прибегают из-за низкого качества сварных соединений. Изыскание технологии изготовления таких колец в сварном варианте является весьма актуальной задачей. Основными трудностями сварки этих сплавов являются их низкие механические свойства металла шва и жаропрочность. Предложено для изготовления кольцевых заготовок из никелевых жаропрочных сплавов применять электрошлаковую сварку комбинированным электродом, осуществляемую одновременным вводом в шлаковую ванну неплавящегося и плавящегося электродов. Сварка осуществляется под флюсом АНФ-21 на установке, созданной на базе унифицированных узлов электрошлаковых аппаратов и источника ТШС-3000. Для повышения свойств металла шва применено модифицирование его ультрадисперсными тугоплавкими частицами карбонитрида титана (0,04 %) с помощью нетоковедущей порошковой проволоки на никелевой основе. Установлено, что механические свойства модифицированного металла шва значительно повысились и превышают требования технических условий, в том числе длительная прочность превышает требуемую более чем в два раза. Показано, что модифицирование приводит к подавлению столбчатого характера кристаллизации, измельчению кристаллической структуры литого сплава, улучшению морфологии и топографии карбидных фаз, совершенствованию γ’-фазы, что обуславливает повышение механических свойств металла шва и его жаропрочности.
Бесплатно
Принципы и методы проектирования дуговых режущих плазмотронов постоянного тока
Статья научная
Обобщены основные факторы, сформулированы обобщенные принципы и методы проектирования, применяемые в процессе конструирования дуговых режущих плазмотронов постоянного тока. Отмечается, что обобщенные принципы проектирования можно классифицировать по 3-м основным группам, среди которых наиболее важны принципы достижения максимальных значений производительности, надежности и качества электроплазменных процессов, а также безопасного применения плазмотронов. Предлагается сделать акцент на газодинамических факторах проектирования, определяющих функциональные параметры и безопасность работы плазмотронов для резки металлов. Определены основные принципы и методы газодинамического проектирования, применительно как ко всему плазмотрону, так и к отдельным участкам его газовоздушного тракта. Сформулированы основные принципы и методы акустического («безопасного») проектирования, направленные достижение минимального уровня аэродинамического шума плазмотрона. Упомянуты плазмотроны, сконструированные на основе разработанных принципов и методов проектирования и имеющие улучшенные показатели эффективности, качества и безопасности работы. К конструкциям, разработанных с применением упомянутых принципов проектирования можно отнести серию одноконтурных дуговых плазмотронов для резки металлов (ПМВР-М, ПМВР-2, ПМВР-2М), а также универсальные (по показателям качества и безопасности) двухконтурные плазмотроны, работающие по принципам узкоструйной плазмы.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена проблеме механической неоднородности стыковых сварных соединений, а именно влиянию параметров мягкой прослойки на напряженно-деформированное состояние соединений, нагруженных изгибом. Известно, что сознательное регулирование геометрических размеров и механических свойств мягкой прослойки позволяет повысить механические свойства всего сварного соединения за счет контактного упрочнения и даже обеспечить его равнопрочность. Цель настоящей работы заключалась в определении диапазонов варьирования параметров мягкой прослойки, обеспечивающих получение равнопрочных стыковых сварных соединений при статическом изгибе. При этом решались следующие задачи: 1) определение параметров мягкой прослойки для получения равнопрочных сварных соединений без дефектов; 2) оценка возможности получения равнопрочных механически неоднородных соединений с дефектом типа непровар. Исследования выполнены с применением метода конечных элементов, базирующегося на теории пластического течения, и метода линий скольжения. В работе рассмотрены наиболее характерные напряженные состояния прослоек с дефектом и без него, выполнена проверка полученных математических решений и были уточнены граничные условия их применения. В частности, установлено, что в реальных условиях получить значительный эффект от реализации контактного упрочнения возможно только на толстостенных деталях. Причем требования к толщине деталей, работающих при изгибе, в полтора раза выше, чем при растяжении. Несколько снизить эти требования можно за счет применения специальных методов сварки. Также установлена возможность получения равнопрочных сварных соединений при наличии в мягкой прослойке центрального дефекта типа непровар. Результаты данных исследований могут быть использованы в машиностроении при производстве конструкций для химической и нефтехимической промышленности, энергетического оборудования, а также конструкций для аэрокосмической отрасли.
Бесплатно
