Исследование процесса электрошлаковой наплавки в секционном кристаллизаторе торцев цилиндрических изделий сплавом на основе Ni3Al

• Автор: Зорин, Илья Васильевич
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 148 с. : ил.

1. ЭЛЕКТРОШЛАКОВ АЛ НАПЛАВКА ЭФФЕКТИВНЫЙ МЕТОД ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАБОЧИХ ТОРЦЕВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ МАШИН И ИНСТРУМЕНТА
1.1 Перспективы применения процессов наплавки для восстановления торцевых поверхностей деталей машин и инструмента

1.2 Оценка эффективности возможных способов ЭТТТН цилиндрических торцов

1.2.1 Современные способы электрошлаковой наплавки цилиндрических торцовых объемов

1.2.2 Тепловые особенности способов ЭШН торцовых объемов

1.2.3 Влияние схемы подвода тока к шлаку на электрофизические явления в шлаковой ванне

1.3 Требования к шлакам для ЭШН

Выводы к главе

2. ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Основные и присадочные материалы для ЭШН в секционном кристаллизаторе

2.2 Методики моделирования и исследования процесса ЭШН в секционном кристаллизаторе
2.3 Методика расчета теплового баланса шлаковой ванны и исследования температуры шлака
2.4 Методики исследования структуры и высокотемпературных свойств
наплавленного металла
Выводы к главе
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭШН В СЕКЦИОННОМ КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ С ПОЛЫМ ЭЛЕКТРОДОМ
3.1 Исследование теплофизических условий ЭШН композиционной проволокой в секционном кристаллизаторе
3.1.1 Разработка способа получения высокотемпературной области в шлаковой ванне секционного кристаллизатора
3.1.2 Тепловой баланс электрошлаковой наплавки в СК с полым электродом
3.2 Влияние режима электрошлаковой наплавки на термокинетические процессы получения легированного сплава на основе алюминида никеля
3.2.1 Исследование влияния теплового поля шлаковой ванны на удельные характеристики процесса
3.2.2 Термокинетика процесса расплавления в шлаке композиционной проволоки
Выводы к главе
4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ЭШН В СЕКЦИОННОМ КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ
4.1 Конструктивно-технологические особенности устройства
для ЭШНвСК
4.2 Разработка способов ЭТТТН в СК мало- и крупногабаритных торцев
4.3 Технология ЭШН в секционном кристаллизаторе торцев изделий диаметром 30 и 90 мм
4.3.1 Основные технологические параметры режима ЭШН в СК
4.3.2 Наплавка торцевой поверхности малогабаритного изделия
4.3.3 Наплавка торцевой поверхности крупногабаритного изделия
4.4 Свойства наплавленного металла
Выводы к главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Одним из эффективных методов создания биметаллических изделий является электрошлаковая наплавка (ЭШН). Технологические особенности и преимущества ЭШН дают возможность поставить ее в один ряд с самыми распространенными способами наплавки, а разнообразие форм применения дает возможность использовать ЭШН в тех случаях, когда другие способы использовать трудно или невозможно. Современные способы ЭШН, впервые разработанные еще в СССР, позволяют с высокой производительностью обеспечить высококачественный литой наплавленный металл с выраженной ориентацией кристаллитов, обладающий повышенными служебными свойствами, что обусловило их массовое внедрение в промышленность. Заложенные известными учеными в области металлургии сварки и наплавки специальных сталей и сплавов И. К. Походи ей, Б. И. Медоваром, Ю. В. Ла-ташом, Д. А. Дудко, И. И. Сущук-Слюсаренко, W. Е. Duckworth, G. Hoyle, R. A. Beall, D. J. Salt научные основы теории электрошлакового процесса способствовали интенсивному развитию ЭШН.
Выполненные в последние десятилетия В. А. Быстровым, В. Н. Веревкиным, В. Г. Радченко, В. Д. Орешкиным, И. А. Рябцевым, Ю. М. Кусковым, А. Я. Шварцером, A. Dilawary, D. Rawson и др. глубокие исследования в области разработки материалов и технологий для упрочнения и восстановления с помощью электрошлаковой наплавки металлургического инструмента и деталей дорожно-строительной техники поставили ЭШН в ряд технологических процессов, конкурирующих как по производительности, так и по качеству наплавленного металла с дуговой наплавкой.
Исследования в области электрошлаковой наплавки в многосекционном токоподводящем кристаллизаторе дискретными наплавочными материалами, проведенные в ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины И. И. Фруминым, Г. В.

Рис. 2.5. Принципиальная схема установки для моделирования поля тока и напряжения шлаковой ванны: 1 - зонды; 2 - полый графитовый электрод; 3 - стеклянная полость; 4 - токоведущая секция и изделие; 5 - электролитическая ванна.
Шлаковую ванну имитировал 15 % раствор КаС1, вязкость которого примерно соответствовала вязкости перегретого шлака (0,03 Пас для флюса АНФ-6), а его электропроводность у по отношению к перегретому шлаку была 500:1. По разности потенциала в двух соседних координатах определяли напряженность поля Е и рассчитывали плотность тока, как произведение Еу. Экспериментально установлено, что в этих условиях для стабильности измерений в исследуемых координатах на солевой раствор необходимо подавать напряжение < 1,5 В от каждого источников питания. Материалом для модели кристаллизатора служили медные кольца диаметром 50 мм и толщиной 2,5 мм, которые помещали в стеклянную полость цилиндрической формы. В качестве изделия использовали цилиндр из меди М1 диаметром 35 мм и высотой 7 мм.
Высоты модельных токоведущей и формирующей секций выбирали близкими к их реальным прототипам. Кольцо токоведущей секции имело вертикальный разрез шириной 2 мм в который запрессовывали изолятор, изготовленный из полиметилметакрилата. Для моделирования условий работы