Исследование и разработка порошковой проволоки циркониевого типа для наплавки деталей из марганцовистой стали

• Автор: Романов, Игорь Олегович
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 153 с. : ил.

ГЛАВА 1. ПУТИ СОЗДАНИЯ ШИХТЫ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ ИЗ МНОГОКОМПОНЕНТНОГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ

1.1. Анализ современного состояния вопроса создания сварочных материалов

1.2. Выбор способа восстановления изношенных деталей и обоснование эффективности применения порошковых проволок для электродуговых способов сварки

1.3. Металлургические процессы при сварке (наплавке) порошковой проволокой

1.4. Особенности создания шихты порошковых проволок из минерального сырья Дальневосточного региона

1.5. Выводы по главе

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ, ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ

2.1. Методика создания (разработки) состава шихты порошковых проволок

2.2. Оборудование для производства и исследования сварочнонаплавочных материалов

2.2.1. Оборудование для производства порошковых проволок

2.2.2. Оборудование для подготовки шихты

2.2.3. Оборудование для сварки и наплавки
2.2.4. Оборудование для металлографического анализа
2.2.5. Оборудование для химического и фазового анализов
2.2.6. Оборудование для анализа физико-механических и эксплуатационных свойств сплавов
2.3. Материалы для шихты порошковой проволоки
2.4. Выводы по главе
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА НОВОЙ ГАЗОШЛАКООБРАЗУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ СЕРДЕЧНИКА ЦИРКОНИЕВОГО ТИПА ПОРОШКОВЫХ ПРОВОЛОК
3.1. Выбор компонентов и установление интервалов варьирования
3.1.1. Выбор и обоснование компонентов газошлакообразующей системы
3.1.2. Исследование возможности использования рутилового концентрата в качестве нитридообразующего компонента шихты
3.1.3. Исследование возможности использования циркониевого концентрата в качестве нитридообразующего, легирующего и рафинирующего компонента шихты
3.1.4. Исследование возможности использования графита в качестве газообразующего компонента шихты
3.2. Назначение факторов, определяющих работоспособность газошлакообразующей системы

3.2.1. Исследование влияния газошлаковой системы на переход легирующих элементов
3.3. Выводы по главе
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ МАРГАНЦОВИСТОЙ СТАЛИ
4.1. Исследование газошлакообразующей системы ферромарганец
графит - циркониевый концентрат
4.1.1. Исследование закономерностей перехода легирующих элементов из сердечника в наплавленный металл
4.1.2. Исследование механических и эксплутационных характеристик получаемых покрытий
4.2. Назначение состава шихты порошковой проволоки для восстановления деталей из марганцовистой стали
4.2.1. Выбор и обоснование компонентов шихты
4.3. Исследование состава, структуры и свойств наплавленных покрытий
4.4. Выводы по главе
ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПОРОШКОВЫХ ПРОВОЛОК ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗГОТОВЛЕННЫХ ИЗ ВЫСОКОМАРГАНЦОВИСТОЙ СТАЛИ
5.1. Обоснование выбора восстанавливаемых деталей
5.2. Технология механизированной наплавки деталей порошковыми проволоками
5.3. Оценка работоспособности наплавляемых деталей в условиях эксплуатации
5.4. Оценка экономической эффективности применения порошковых проволок
5.4.1. Расчёт себестоимости порошковых проволок
5.4.2. Анализ экономической эффективности применения порошковых проволок с использованием минерального сырья
5.5. 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 внедрения разработанной порошковой проволоки на ОАО «Корфовский каменный карьер»
Приложение 4. Оценка санитарно-гигиенических показателей

Экономическая стабильность России базируется на развитии ее регионов, в том числе и Дальневосточного, при освоении которого требуется решать множество научно-технических и экономических проблем. Выполнение поставленных задач направлено на рост наиболее значимых отраслей промышленности, одной из которых является сварочное производство. Развитие данной области позволит не только снабдить Дальневосточный регион дешевыми и качественными сварочными материалами на основе местной сырьевой базы, но и обеспечит возможность использования прогрессивного оборудования и сварочных процессов.
В настоящее время сформировался мощный арсенал технологий сварки. В результате анализа коньюктуры рынка установлено, что в странах с'развитым машиностроением и судостроением (страны Европейского Союза, Япония и др.) соотношение ручной дуговой сварки к автоматической изменяется в сторону увеличения доли механизированных способов и составляет примерно 1 к 4. Одним из перспективных методов является использование самозащитных порошковых проволок (ПП), позволяющих формировать слои с широким спектром механических и эксплуатационных свойств. При этом исключается подача защитного газа и флюса, что повышает технологичность проведения сварочнонаплавочных работ. Применение данного способа является необходимым условием при развитии тяжелого машиностроения, судостроения и строительства, требующих высокопроизводительных способов сварки (наплавки).
Установлено, что при строительстве автомобильных и железных дорог, развитии горнодобывающей и золотодобывающей отраслей поверхности рабочих органов машин такие, как зубья ковшей экскаваторов, отвалы, дренажные черпаки, крестовины стрелочных переводов и т.д., имеют непродолжительные сроки службы и требуют значительных затрат на восстановление. Для обеспечения требуемого ресурса работы деталей их изготавливают, в основном, из стали 110Г13Л, которая, обладая высокой ударной вязкостью (300-350 Дж/см2), спо-

завода испытательных машин и весов) в условиях трения без смазки с приложением ударных воздействий при нагрузке 100 кгс в течение 1 часа по ГОСТ 23.205-79, в результате чего фиксировалась потеря массы испытуемого образца (Дш05Р). Потеря массы исследуемых образцов сравнивалась с потерями массы (Дтэт) металла, полученного наплавкой электродами марки ЦНИИН - 4 для наплавки аустенитных сталей. Коэффициент износостойкости рассчитывался относительно представленного металла по формуле: Кшн= Дтобр/ Дтэт.
Материалом контртела служила сталь 65, закаленная в масле до НЕ.С 55-60.
Для определения наличия внутренних дефектов сварных швов использовался рентгеновский аппарат АРИНА - 3.
2.3 Материалы для шихты порошковой проволоки
Для сердечника порошковой проволоки безкарбонатного типа были выбраны следующие компоненты, представленные в табл. 2
Таблица 2
Компоненты шихты порошковой проволоки
Компоненты Элементы Химический состав, масс.% Месторождения
Ферромарганец Ре Мп 28,82 %Ре, 70 % Мп, 0,054 % Бі, 0,5 % С, 0.03 % Б, 0,03 % Р -
Циркониевый концентрат Ті 46,6-5Ю2; 48,3 7г0,; 2,1-У03; 0,08-803; 0,06 -р2о5 Алгаминское
Графит С -
Для оболочки порошковой проволоки использовалась лента из стали марки Св - 08пс толщиной 0,4 мм. Конструкция порошковой проволоки трубчатая, диаметр равен 2,8 мм.
2.4 Выводы по главе
1. Для получения шихты порошковых проволок использовалась методология, разработанная в Дальневосточном государственном университете путей