Исследование взаимодействия брызг расплавленного металла с поверхностью свариваемого изделия и разработка средств снижения набрызгивания при сварке в CO2

• Автор: Сапожков, Сергей Борисович
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Юрга
• Количество страниц: 138 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования
1.1.Причины разбрызгивания при сварке в С02, меры борьбы
с ними
1.2.Способы снижения набрызгивания
1.3.Цель и задачи исследования
Глава 2. Исследование взаимодействия капель (брызг) расплавленного металла с поверхностью свариваемого изделия при сварке в С02
2.1 Формообразование и теплообмен капель расплавленного металла с поверхностью свариваемого изделия
2.2.Исследование характера взаимодействия капель расплавленного металла с поверхностью свариваемого изделия
2.3.Исследование температурных полей в зоне контакта капель расплавленного металла с поверхностью
свариваемого изделия
2.4.Определение допустимой минимальной толщины защитного
покрытия
Выводы ю главе
Глава 3. Анализ соответствия свойств защитных покрытий предъявляемым требованиям

3.1. Анализ соответствия защитных покрытий достаточной эффективной термостойкости
3.2. Анализ соответствия защитных покрытий достаточной смачиваемости поверхности свариваемых изделий
3.3. Влияние защитных покрытий на разбрызгивание электродного металла при сварке в С02
3.4. Влияние защитных покрытий на газопылевыделения в
зоне дыхания сварщика при сварке С02
Выводы по главе
Глава 4. Практическая реализация результатов исследований
4.1.Разработка состава термостойкого защитного покрытия и исследование его влияния на технологические и
электрические характеристики процесса сварки в С02
4.2.Эффективность применения защитных покрытий при
сварке в СО
4.3.Разработка состава наполнителя для изоляционных
втулок к сварочным горелкам
Выводы по главе
Основные результаты работы
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Существенным недостатком способа сварки в С02 является повышенное разбрызгивание металла и связанное с ним набрызгивание поверхности свариваемых изделий, сборочно-сварочных приспособлений и деталей сварочной аппаратуры. Набрызгивание изделий, деталей сварочной аппаратуры и сборочно-сварочных приспособлений при сварке в углекислом газе увеличивает трудоемкость операции очистки их поверхностей от брызг расплавленного металла на 30 - 40 %, расход виброинструмента и энергии, что повышает себестоимость изготовления сварных конструкций.
Забрызгивание газоподводящего сопла горелки ухудшает защиту зоны сварки и приводит к образованию пор в металле шва, а также вызывает дополнительный нагрев деталей сварочной горелки, что приводит к выходу из строя сопел, изоляционных втулок и токоподводящих мундштуков.
Кроме того, анализ заболеваемости виброболезнью рабочих, занятых на операции очистки поверхностей от брызг расплавленного металла, показывает, что предрасположенность к болезни появляется через 7...8 лет, а сама болезнь наступает через 10 лет работы [1].
Мерам борьбы с причинами разбрызгивания посвящены работы Б.Е. Патона, А. Г. Потапьевского, В.Я. Лаврищева, И. И. Зарубы, Н.Г. Дюргерова, А.И. Акулова, В.К. Лебедева, Н.Ф. Медведенко, А.М. Попкова, В.В. Степанова, Ю.Н. Сараєва, А.Ф. Князькова, Н М. Будника, работы сотрудников ЦНИИТМАШ, ИЭС им Е.О. Патона и др. В данном направлении ведутся работы по выбору оптимальных режимов сварки в С02, при которых разбрызгивание минимальное; созданию систем, обеспечивающих управление переносом электродного металла;

Обработка экспериментальных данных показала, что наибольшее количество трудноудалимых брызг наблюдается на поверхности обработанной наждачным кругом, наименьшее на поверхности в состоянии поставки. Однако наибольшая величина контактного диаметра взаимодействия Ох наблюдается на поверхности в состоянии поставки (рис. 2.7), следовательно, прочность сцепления зависит не только от величины контактного диаметра, но и от характера взаимодействия капли с поверхностью (табл. 2.1).
Исследование процесса сцепления брызг с поверхностью металла, предварительно нагреваемой до всё более высокой температуры, показало, что при этом происходит расширение диаметра взаимодействия Ох капли диаметром О с этой поверхностью. Наихудшим вариантом является состояние, когда = ].
Выявленные экспериментальными исследованиями (рис. 2.6-27, табл. 2.1) особенности, можно объяснить с точки зрения кинетики растекания жидкой капли по твердой металлической поверхности [60,64].
Известно [60, 63, 65-67], что при контакте жидких капель с твердой металлической поверхностью могут происходить различные физикохимические процессы: коррозия, адсорбционное понижение прочности, обусловленное резким снижением свободной энергии на межфазной границе капля-поверхность и др. Во всех этих процессах очень важную роль играет растекание капли расплавленного металла по твердой металлической поверхности. Однако наряду с чисто поверхностным распространением атомы расплавленного металла могут проникать в объем металла свариваемого изделия посредством регулярной объемной диффузии, а также диффузии по границам зерен и по другим дефектам структуры [68].
Ниже изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований кинетики растекания (распространения) жидких капель