Исследование процесса центробежной электрошлаковой наплавки и создание методики прогнозирования химического состава наплавленного металла

• Автор: Чувашова, Анна Васильевна
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 164 с. : ил.

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Анализ состояния и тенденций развития процесса электрошлаковой наплавки в России и за рубежом
1.2. О проблеме выбора материала для неплавящегося электрода при электрошлаковой сварке и наплавке

1.3. Методы прогнозирования химического состава металла шва при сварке и наплавке

1.3.1. Использование эмпирических коэффициентов перехода

элементов

1.3.2. Термодинамический метод

1.3.3. Учет кинетических торможений реакций окисления элементов при сварке

1.3.4.Математическая модель кинетики взаимодействия многокомпонентного металла и шлака при электрошлаковых процессах сварки (ЭШС) и электрошлаковом переплаве (ЭШП)

1.4. ВЫВОДЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

Глава 2. Исследование и оценка устойчивости начальной стадии процесса центробежной электрошлаковой наплавки (ЦЭШН)
2.1. Наведение шлаковой ванны
2.1.1. О выборе схемы наведения шлаковой ванны
2.2. Выявление зависимости износа наконечника графитового электрода от параметров режима ЦЭШН
2.3.Поиск и обоснование критериев, определяющих оптимальные условия устойчивости процесса ЦЭШН
2.4. ВЫВОДЫ
Глава 3. Исследование тепловых характеристик процесса ЦЭШН
3.1. Выбор метода измерения температуры шлаковой ванны
3.2. Методика эксперимента
3.2.1. Порядок проведения эксперимента
3.2.2. Обсуждение результатов исследований
3.3. ВЫВОДЫ
Глава 4. Исследование влияния основных условий и параметров режима ЦЭШН на механические свойства наплавленного металла
4.1. Общая методика исследований
4.1.1. Методика испытаний на износостойкость
4.1.2. Методика испытаний на твердость
4.1.3. Методика исследования влияния параметров режима ЦЭШН на долю участия, глубину проплавления основного металла и величину ЗТВ
4.1.4. Методика исследования микроструктуры наплавленного металла
4.1.5. Методика исследования склонности металла к порообразованию при ЦЭШН с применением порошкового присадочного материала
4.2. Обсуждение результатов исследований на износостойкость, твердость и степени науглероживания наплавленного слоя
4.3. Обсуждение результатов исследования оценки однородности механических свойств наплавленного слоя при ЦЭШН
4.4. Обсуждение результатов исследований доли участи и глубины проплавления основного металла, величины ЗТВ
4.5. Обсуждение результатов исследований структурного состояния наплавленного металла и склонности металла к порообразованию
4.6. ВЫВОДЫ
Глава 5. Разработка физико-математической модели прогнозирования химического состава наплавленного слоя при ЦЭШН
5.1. Разработка физико-математической модели прогнозирования химического состава наплавленного слоя внутренних цилиндрических поверхностей ЦЭШН с применением порошкового присадочного материала
5.1.1. Физическая и математическая модели взаимодействия фаз при ЦЭШН
5.1.2. Расчет скоростей взаимодействия металла со шлаком
5.1.3. Математическая модель прогноза химического состава наплавленного
металла
5.1.4. Оценка погрешности расчетов и экспериментальная проверка физикоматематической модели
5.2. ВЫВОДЫ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
где Рэл.д и Рзл.н _ соответственно вес наконечника или стержня до наплавки и после наплавки.
Химическим анализом определялось конечное содержание углерода в наплавленном слое каждого образца.
После обработки результатов исследований на ЭВМ были получены следующие уравнения регрессии, адекватно описывающие процесс с доверительной вероятностью 0,95:
С = 0,67 + 0,022Xi - 0,045Х2 + 0,01Х,Х2; (2.2.)
т|эл = 2,23 + 0,36Х, - 0,76Х2 - 0,08 Х,Х2; (2.3)
т|ст = 0,377 + 0,022Х| + 0,005 Х2; (2.4)
где С - процентное содержание углерода в наплавленном слое; т|эл, г|ст
соответственно износ графитового электрода и несущего стержня.
Анализ полученных уравнений показывает, что максимальное влияние на износ графитового наконечника и, соответственно, на насыщение
наплавленного слоя углеродом оказывает соотношение линейных скоростей вращения .детали и электрода. С повышением линейной скорости перемещения металлической ванны относительно линейной скорости, электрода износ электрода и, соответственно, содержание углерода в наплавленном слое падают. Как показывают опыты и результаты
исследований, оптимальные условия стабильного процесса с минимальным износом графитового наконечника обеспечиваются в диапазоне соотношения скоростей, равном:
Wa/W3J1 = 1,05 -1,2; (2.5.)
Следующим по величине значимости фактором, оказывающим влияние на износ электрода и насыщение углеродом наплавленного слоя, является сварочный ток. С ростом последнего наблюдается увеличение износа и рост углерода в наплавленном металле. Однако действие тока примерно более чем