Исследование и создание слоистых металлических композиционных материалов для электрометаллургического оборудования

• Автор: Оголихин, Виктор Михайлович
• Шифр специальности: 01.02.04, 01.02.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 252 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ОПЫТ И ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

1.1 Получение неразъмных соединений разнородных металлов

1.2 Анализ существующих способов получения биметалла медьсталь .

1.3 Основные базовые схемы и параметры сварки взрывом

1.4 Задачи исследования для оазработки научных основ технологий создания композиционных материалов для деталей и узлов электротермического оборудования

Выводы к главе 1 .

ГЛАВА 2 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СВАРКИ С ИМПУЛЬСНЫМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

2.1 Экспериментальное определение области качественного соединения

при высокоскоростном соударении

2.2 Определение пластической деформации в зоне соединения

2.3 Определение прочности материала сварного шва в зоне соединения
2.4 Оптимизация параметров процесса сварки промышленных крупно
габаритных изделий с использованием данных по области укУу
2.5 Сварка промышленных крупногабаритных заготовок биметалла
стальмедь в подземных камерах
Выводы к главе 2 .
ГЛАВА 3 ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРОЧНОСТЬ ЗОНЫ СОЕДИНЕНИЯ БИМЕТАЛЛА МЕДЬСТАЛЬ .
3.1 Постановка задачи и методика экспериментов .
3.2 Термическая обработка и термониклирование
3.3 Тепловое воздействие от сварки плавлением
3.4 Прочность соединения медьсталь при высоких температурах .
3.5 Оценка прочности простейших сварных конструкций на основе биметалла медьсталь
3.6 Оценка теплопроводности и электропроводности слоистых композиционных материалов
Выводы к главе 3
ГЛАВА 4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИМЕТАЛЛА МЕДЬСТАЛЬ С ВНУТРЕННИМИ КАНАЛАМИ Ю
4.1 Анализ технологических особенностей изготовления деталей с внутренними каналами и постановка задачи .
4.2 Технологические особенности изготовления биметалла с внутренними каналами с использованием фрезерования и различных заполните
4.2.1 Требования, предъявляемые к материалу заполнителя.
4.2.2 Использование легкоплавких металлов . НО
4.2.3 Использование водорастворимых солей . И
4.2.4 Разработка технологии и изготовление биметаллических заготовок для тигля электропечи ДТВГ4ПФ
4.2.5 О некоторых особенностях формы каналов в плакируемых заготовках
1.3 Получение каналов путм деформирования и вырубки части плакирующего слоя в процессе высокоскоростного соударения .
4.4 Получение каналов путм создания искусственных зон непровара и последующего их раздутия в канал .
Выводы к главе 4 .
ГЛАВА 5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ ЭЛЕКТРОЛИЗРОВ.
5.1 Разработка конструкции и технологии сварки композиционного сталеалюминиевого штыря для алюминиевого электролизра.
5.2 Разработка и создание установки для получения сваркой длинномерных изделий типа сталеалюминиевого анодного штыря
5.3 Разработка конструкции и технологии сварки гибких токоподводов
5.3.1 Анализ существующих конструкций и технологий .
5.3.2 Разработка конструкции и технологии
5.4 Оценка возможности изготовления и применения металлических шоистых композиционных материалов на основе сталей СтЗ и У8А для вырубных штампов.
5.4.1 Исследование технологических возможностей изготовления металлических слоистых композиционных материалов на основе сталей СтЗ и У8А применительно для вырубных штампов.
5.4.2 Оценка наджности сварного соединения рабочих частей пуансонов и матриц с их основаниями
Выводы к главе 5 .
ЛАВА 6 РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ И ПЛОСКИХ ДЕТАЛЕЙ С ПАКЕТНЫМ И РУЛОННОСПИРАЛЬНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ СВАРИВАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
. 1 Пакетный способ сварки
6.1.1 Анализ и оценка существующих способов
6.1.2 Разработка пакетного способа сварки тонколистовых заготовок
6.2 Пакетнорулонный способ сварки
6.2.1 Анализ и оценка существующих способов
6.2.2 Разработка пакетнорулонного способа сварки тонколистовых заготовок
6.3 Сварка многослойных цилиндрических конструкций
6.3.1 Анализ и оценка существующих способов
6.3.2 Разработка технологии сварки многослойных цилиндрических конструкций на основе рулонноспиральной намотки листов .
6.4 Сварка многослойных труб .
6.4.1 Анализ и оценка существующих способов
6.4.2 Разработка технологии сварки многослойных труб с использованием спиральных вставок .
Выводы к главе 6
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Материалы работы докладывались и публиковались в сборниках научных рудов международных, всесоюзных и всероссийских конференций, симпозиуов и других научных совещаний. На базе проведнных исследований разрабоан ряд научно обоснованных технологий изготовления слоистых металличеких композиционных материалов СМКМ для изделий электрометаллургичекого оборудования, внедрение которых на предприятиях отрасли позволило олучить экономический эффект более 0 млн. Э г. В заключении приношу благодарность моему научному консультанту лауату премии Совета Министров СССР доктору технических наук, профессору ковлеву Игорю Валентиновичу, в значительной мере определившему основые направления данного диссертационного исследования, проявившему погоянное внимание и помощь в выполнении работы. Выражаю также благодарность всем моим коллегам, в особенности сотрудникам КТФ ИГиЛ Семенчуку М. Т., Родикову Г. Г., Шемелину С. Д., оказавшим конкретную помошь при выполнении работы. Кроме того, автор навсегда останется благодарен своему первому учителю лауреату Государственной премии СССР к. Симонову Валерию Александровичу, под руководством которого начинал свои первые исследования по обработке материалов энергией взрывчатых веществ. Прогресс в различных областях современной техники в значительной степени зависит от создания и широкого применения новых материалов с комплексом заданных физикомеханических свойств, разработка которых в последние десятилетия получила мощный импульс благодаря постановке новых технических задач , . Область возможного применения того или иного композиционного материала в первую очередь определяется его составляющими. Композиционный материал на основе меди и стали обладает электро и теплопроводностью меди и имеет прочностные характеристики, близкие к характеристикам стали. Сочетание данных свойств в одном материале определило перспективность такого материала для изготовления основных деталей и узлов электротермического оборудования. Основными способами получения неразъмных соединений разнородных материалов в настоящее время являются сварка и пайка. Способы сварки классифицируют по тем или иным признакам. Например, в работе разделяют способы получения сварного соединения с применением пластической деформации и без пластической деформации, в работе все способы сварки разделены по признаку приложения усилий на две группы сварку плавлением без давления и сварку давлением. Имеются и другие предложения классификации способов сварки, например, по агрегатному состоянию металлов и механизмам процессов, происходящих в зоне соединения, по введнной энергии в свариваемые изделия и т. В настоящее время общепринятой является классификация, учитывающая состояние металлов и наличие давления в зоне соединения в момент сварки. На рисунке 1. Рисунок 1. Биметалл медьсталь можно отнести к классу композитов, исходные компоенты которого имеют существенно разные физические и механические свойгва таблица 1. Кроме того, медь и сталь имеют ограниченную взаимную растворимость в зрдом состоянии и плохую смачиваемость в жидком. Эти различия в значительной мере ограничивают возможности соединения материатов традициоными способами сварки. По вопросам сварки меди и е сплавов со сталью опубликовано достаточно эльшое количество работ . Таблица 1. Сварка плавлением. Независимо от источника нагрева и передачи энергии в вариваемые материалы дуги при электродуговой сварке , газового плаени при газовой сварке , луча при электроннолучевой и лазерной сварке , , расплава флюса при электрошлаковой сварке и т. При наплавке меди на сталь и их сварке наблюдается роникание меди в сталь с образованием макротрещин , , , , . Для устранения появления трещин рекомендуется редварительно наплавлять на сталь дополнительные подслои или применять ромежуточные вставки , что связано с дополнительными расходами и наячием специального оборудования. В принципе, крупногабаритные заготовки, зобходимые для изготовления основных узлов и деталей электротермического зорудования, можно изготавливать методом литого плакирования или наплав медного слоя на сталь.