Исследование и разработка технологии получения сварочно-наплавочных порошковых проволок для повышения эксплуатационных свойств рабочих поверхностей восстанавливаемых деталей

• Автор: Строителев, Дмитрий Викторович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Комсомольск-на-Амуре
• Количество страниц: 152 с. : ил.

Глава 1. ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ

СВАРОЧНО-НАПЛАВОЧНЫХ ПОРОШКОВЫХ ПРОВОЛОК

1.1. Эффективность и перспективы применения сварки и наплавки порошковыми проволоками
1.2. Состояние вопроса создания порошковых проволок на основе многокомпонентного минерального сырья
1.3. Особенности металлургических процессов при формировании металла порошковыми проволоками с основным классом сердечника

1.4. Выводы по главе

Глава 2. МЕТОДИКА

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Методика и материалы

2.2. Характеристика оборудования для производства

порошковых проволок

23. Оборудование для подготовки шихты
2.4. Оборудование для сварки и наплавки
2.5. Оборудование для.металлографического
и химического анализа
2.6. Оборудование для исследований механических свойств
2.7. Выводы по главе
Глава 3. РАЗРАБОТКА ШЛАКОВОЙ СИСТЕМЫ
ПОРОШКОВЫХ ПРОВОЛОК
3.1. Выбор компонентов сердечника
и технологии получения шихты
3.2. Исследование минеральных компонентов Дальневосточного региона
3.2.1. Определение пороговых значений влияющих факторов
3.2.2: Установление регрессионных зависимостей: «критериисвойства»
3:2.3. Выбор и обоснование факторов, определяющих работоспособность шлаковой системы
3.2.4. Построение регрессионных зависимостей по критериям оценки шлаковой системы
3.3. Выбор состава шлаковой системы
3.4. Выводы по главе
Глава 4. РАЗРАБОТКА СОСТАВОВ ШИХТЫ ПОРОШКОВЫХ
ПРОВОЛОК ДЛЯ ИЗНОСОСТОЙКОЙ НАПЛАВКИ
4.1. Выбор легирующих элементов, повышающих механические и эксплуатационные свойства наплавляемого металла

4.2. Исследования влияние Si, Mn и С на разработанную шлаковую систему порошковых проволок
4.3. Исследования закономерностей перехода легирующих элементов из шихты в наплавляемый металл
4.4. Исследования механических и эксплуатационных характеристик формируемых покрытий
4.5. Исследования состава, структуры и свойств наплавляемых покрытий
4.6. Выводы по главе
Глава 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ ПРИМЕНЕНИЯ СОЗДАННЫХ ПОРОШКОВЫХ ПРОВОЛОК
5.1. Выбор и обоснование восстанавливаемых деталей
5.2. Технология механизированной наплавки деталей порошковыми проволоками
5.3. Оценка работоспособности наплавляемых деталей в условиях эксплуатации
5.4. Расчёт стоимости созданных порошковых проволок
5.5. Определение экономической эффективности от применения созданных порошковых проволок
5.6. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Минеральное сырье Западного региона, используемое в сварочно-наплавочных материалах
Приложение 2. Минеральное сырье Дальневосточного региона
Российской Федерации
Приложение 3. Акт о проведении испытаний результатов НИР
в вагонном депо ст. Хабаровск-II
Приложение 4. Акт о проведении испытаний результатов НИР в локомотивном депо ст. Вяземская
Одной из основных технологий восстановления деталей узлов и механизмов подвижного состава является механизированная сварка и наплавка порошковыми проволоками (ПГТ) с сердечником карбонатно-флюоритного типа. Использование этого вида материала в сварочно-наплавочном производстве позволяет получать покрытия с разнообразными механическими и эксплуатационными свойствами за счёт формирования наплавленного металла с широким спектром легирующих элементов. Кроме того, применение ПП не требует обязательной защиты флюсами или газами, а также позволяет выполнять соединения во всех пространственных положениях.
В Дальневосточном регионе (ДР) порошковые проволоки не нашли широкого применения вследствие дороговизны и отдалённости предприятий по их производству. Ближайшие заводы находятся в городах Магнитогорск, Череповец и Новосибирск. Учитывая, что на территории Дальнего Востока (ДВ) имеются большие запасы минерального сырья содержащего необходимые компоненты (бадделеит, брусит, датолит, флюорит, гранодиорит и др.) его можно использовать для производства сварочно-наплавочных материалов. Однако это минеральное сырьё значительно отличается по химическому составу и реологическим свойствам, что требует дополнительных исследований по влиянию доли компонентов шлаковой системы на физико-механические и технологические характеристики формируемых покрытий.
В связи с этим, проблема создания новых сварочно-наплавочных материалов на основе минерального сырья ДР с повышенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами рабочих поверхностей восстанавливаемых деталей на ремонтных предприятиях ДВЖД является весьма актуальной.
Актуальность также подтверждается выполнением научно-исследовательских работ в соответствии с планами фундаментальных исследований Министерства путей сообщения, программы вузов МПС Дальневосточного региона и Сибири (тема № 15Г1404 «Создание и внедрение сварочно-наплавочных матеТаблица 3
Характеристика размольных шаров
Диаметр шаров, мм 50 55 60 65 70 75
Масса одного шара, кг 0,56 0,73 0,88 1,11 1,33 1,63 4,05
На следующем этапе решалась проблема неравномерного заполнения сердечника вследствие плохой сыпучести флюорита, производимого на Дальнем востоке Ярославским ГОКом, с фракцией в 44 мкм (табл. 3.5).
Таблица 3
Состав концентратов флюорита, мас.%
Состав Концентраты
ФФ-90 ФФ
Флюорит (СаДз) 90
Диоксид кремния (8102) до 3,5 до 2,5
Карбонат кальция (СаСОз) 4,5 2,5
Сера (8) 0,2 0,2
Свинец(РЬ) 0,08 0,08
Фосфор (Р) до 0,06 до 0,06
Другие 1,56 2,56
Влажность 0,1 0,1
Помол, мкм 44
Причина заключалась в недостаточной сыпучести этого концентрата (рис. 3.4).
5= 34,0
§ 32,0
х 30,0
§ 28,0 Я5 П

§ 24,0
-I- 22,0

2 20,0

Равномерность заполнения была улучшена двумя способами. Первый способ состоял в добавлении связующего - жидкого стекла (из расчёта 1:6 по массе) в плавикошпатовый концентрат, который перемешивали до получения однородной массы в смесителе и прокаливали при температуре 250 °С в течение
3,5...4,0 часов. Далее осуществляли размол до получения необходимой фракДлина, см.
. Распределение коэффициента заполнения по длине порошковой проволоки