р=0,658-0,02110^-2I_св-0,004V_н-0,022b_л+0,1910^-4 I_свb_л. (31)

Квадратне рівняння для визначення швидкості наплавлення:

0,25zV_н²-(4+b_л+0,01I_св)zV_н+_нI_свD=0, де z =10³_нh(D+h). (32)

Для розрахунку технологічних параметрів процесу наплавлення (зварювального струму і напруги дуги, коефіцієнта наплавлення, швидкості і шагу наплавлення, коефіцієнта підсилення шва, часток металу попереднього валика в наступному, основного металу в металі валика і залишків металу після механічної обробки) і складу порошкового електроду (дроту, стрічки) залежно від товщини наплавленого шару циліндричних і плоских поверхонь після механічної обробки, максимального числа наплавлених шарів, діаметру відновлюваної деталі, діапазону припустимих швидкостей наплавлення, потрібного хімічного складу металу шва розроблено програмно-методичний комплекс точного оперативного аналізу. Він дозволяє одержувати алгоритми автоматизованого керування наплавленням, оскільки визначає змінення параметрів дуги (зварювального струму, напруги дуги), що обумовлені змінами технологічних чинників. За допомогою комплексу можна одержувати спрощені залежності між параметрами замість статистичних, що одержуються відповідною обробкою експериментальних даних. Його впровадження на машинобудівних підприємствах дозволило розробити технологічні рекомендації щодо наплавлення комплекснолегованих зносостійких сплавів. Використання комплексу в навчальному процесі довело, що його доцільно застосовувати як у науковій роботі студентів й аспірантів, так і для дистанційного навчання студентів під час розв'язання реальних задач дугового наплавлення виробів порошковими електродами, що передбачає паралельне поширення їх знань в галузі сучасних комп'ютерних технологій.

Результати проведених теоретичних і експериментальних досліджень у вигляді програмних засобів, нових технічних рішень і технологічних рекомендацій використано в промислових умовах АТ “Маріупольський металургійний комбінат ім. Ілліча” й АТ “Азовмаш” (м. Маріуполь), АТ “Краматорський завод важкого верстатобудування” й АТ “Енергомашспецсталь” (м. Краматорськ), АТ “Донецький енергозавод” (м. Донецьк), АТ “Кримський содовий завод” (м. Красноперекопськ) і ряді інших підприємств машинобудівного та металургійного профілю для зміцнення й відновлення завантажувальних пристроїв доменних печей, деталей ґрунтооброблювальних машин, силового кувально-пресового інструменту, ножів бульдозера й інших деталей, вузлів машин і механізмів, що експлуатуються в умовах різних видів зношення, що дозволило підвищити їх довговічність, одержати реальний економічний ефект понад 1,3 млн.грн.

Результати роботи використано в сумісних технологіях. Так, відомості щодо фізичного моделювання і дослідження механізму примусового дозованого масопереносу шихти, що містить шаруваті сполуки вуглецю, дозволили створити умови для забезпечення мінімуму роботи, пов'язаної з вибиванням із відливок стрижнів, виготовлених із сумішей з рідким склом в умовах ливарного виробництва; зниження концентрації водню при електрошлаковому зварюванні через примусове змінення градієнта окислення шлаку; суворого додержання умов нормованого введення до розплаву модифікуючих і легуючих домішок під час електрошлакового переплавлення. Застосування результатів дослідження кінетики фізико-хімічних перетворень зв'язуючих шихти з різними видами вуглецевих зв'язків при різному рівні термічних збурень, що додаються до їх вихідного стану, і методики розрахунку кількісних характеристик термодеструкції органічної складової шихти дозволили оптимізувати склад активуючого захисного середовища під час дифузійного зварювання, зокрема, біметалевих з'єднань сталі Р6М5К5 зі сталлю 45 і сталі У8А зі сталлю У8А кінцевого інструменту. Впровадження результатів роботи сприяло вирішенню екологічних проблем через залучення до промислового обороту нових сировинних джерел, які зараз як виробничі відходи засмічують довкілля.

загальні висновки

У дисертації виконано нові науково обґрунтовані розробки в галузі технології процесу наплавлення композиційних и комплекснолегованих сплавів порошковими електродами (стрічками й дротами), що забезпечують рішення важливої науково-технічної проблеми - підвищення продуктивності наплавлювальних робіт, поліпшення якості наплавленого металу, забезпечення потрібної зносостійкості й економії матеріальних ресурсів на основі розвитку методів розрахунку, а також розроблення технологічних рекомендацій.

1 Подальший розвиток технології наплавлення порошковими елек-тродами нерозривно пов'язаний з підвищенням ступеню наукової обґрунтованості приймаємих проектно-технологічних рішень, що здійснюються на основі теоретичних і експериментальних досліджень, спрямованих на розвиток методів розрахунку процесів виготовлення порошкових електродів, їх нагрівання і плавлення, формоутворення наплавленого металу, забезпечення можливості прогнозування основних показників якості з урахуванням ймовірного характеру механізмів формування і закономірностей одержання потрібних властивостей.

2 Запропоновано і реалізовано на практиці методологію проектування технології зносостійкого наплавлення порошковими електродами на основі системного підходу, що враховує особливості і взаємозв'язки окремих технологічних або конструктивних параметрів, передбачених специфікою багатокомпонентної складноорганізованої структури процесу наплавлення, що дозволило підвищити термін служби наплавлених виробів у 1,3-1,5 рази.

3 Доведено, що характер плавлення, масопереносу електродного металу, формування наплавленого шару залежать від енергосилових параметрів обтискання порошкової стрічки, які необхідно призначати диференційовано залежно від міцнісних властивостей оболонки і компонентів шихти.

4 Досліджено й описано кількісно основні закономірності механізму формування напружено-деформованого стану при спільному обтисканні оболонки й сердечника, що враховують характер розподілу за довжиною очагу деформації геометричних параметрів, умов контактного тертя, відносну щільність шихтової композиції, можливості пластичного деформування оболонки, особливості чинної технологічної схеми й вимоги щодо якості електрода. Їх застосування дозволило визначити енергосилові параметри процесу обтискання, що дозволяють підвищувати точність геометричних параметрів порошкових стрічок на 10-12 % та стабільність коефіцієнта заповнення на 5-7 % у межах партії одного номінального типорозміру.

5 Установлено, що досягнення потрібного ступеня щільності сердечника в оболонці порошкової стрічки залежить від складу компонентів, форми часток і сил контактного тертя порошкоподібних часток по внутрішній металевій поверхні оболонки. Введення шаруватих сполучень вуглецю до шихти в кількості 1-2 % знижує коефіцієнт тертя в 1,3-1,8 рази залежно від матеріалу оболонки, що забезпечує потрібну щільність компонентів сердечника в оболонці порошкової стрічки.

6 Вивчено й одержало кількісний опис електротермічні процеси на вильоті порошкових електродів різного конструкційного виконання в тепловому полі струму наплавлення, що проходить, а також із додатковим їх підігріванням від автономного джерела, які враховують інтерпретації різних методів теорії поширення теплоти по матеріалах із неоднорідними теплофізичними властивостями, реальний характер розподілу граничних умов на вильоті електродів, що дозволило розробити технологічну схему наплавлення, реалізація якої знизила витрати електроенергії в 1,15-1,20 рази, вихід наплавлених виробів із строю через наявність внутрішніх дефектів знизився в 2,1-2,3 рази, коефіцієнт втрат на розбризкування - в 2,5 рази, зносостійкість наплавленого металу підвищилась до 15 %.

7 По результатах вивчення поведінки шаруватих сполучень вуглецю в широкому діапазоні температур у різних технологічних середовищах вперше встановлено залежність між вмістом у шихті шаруватих сполучень вуглецю з галогенідами перехідних металів у вищому валентному стані, ступенем їх терморозширення і режимом наплавлення. Це дозволило сформулювати практичні рекомендації, що забезпечують потрібні умови масопереносу під час наплавлення, дотримання яких дозволяє одержати необхідну об'ємну концентрацію зміцнюючих часток і склад матриці композиційного сплаву.

8 На основі аналізу узагальненого мінімуму вільної енергії Гіббса проведено термодинамічне моделювання рівноважного складу газових фаз у системах Fe-H₂-FeCl₃, Fe-C-H₂-FeCl₃, Fe-H₂-(СF₂)_n, Fe-H₂-C-(СF₂)_n, доведено їх високу реакційну спроможність відносно молекулярного й атомарному водню та розраховано вплив галогено- й вуглецевомістких компонентів у сердечнику на насичення металу шва воднем. Введення до реакційної системи вуглецю підвищую дегідрогенізуючу здатність рівноважних газових фаз, причому фторвуглецевомісткі домішки мають більш високу дегідрогенізуючу спроможність ніж хлорвуглецевомісткі, що знижує газонасиченість металу шва в 1,4-1,7 рази.

9 На основі виявлених закономірностей впливу різних мінералів і легуючих на характеристики масопереносу електродного металу й переходу легуючих елементів, системи статистично значущих параметрів, що визначають фізико-хімічні умови взаємодії фаз і склад металу при наплавленні порошковими електродами, розроблено математичну модель комплексного легування наплавленого металу через сердечник порошкового електрода із вмістом С_гш 1-10% (у тому числі СО₂ 0-2% при основності вихідного шлаку К_о = 0,2-30) у вигляді системи нелінійних рівнянь, що дозволяє прогнозувати склад газошлакоутворюючої й легуючої частин сердечника порошкового електрода для наплавлення з вмістом (%): C 0,2-0,4; Mn 0,5-8,0; Si 0,5-3,0; Cr 0-17,0; V 0-5,0; Ti 0-2,0; Mo 0-6,0; W 0-10,0. Із застосуванням цієї моделі можна оцінити різні системи газошлакоутворюючих компонентів з точки зору скорочення втрат легуючих елементів до 8-10 %, що важливо під час розроблення порошкових електродів і вибору з кількох систем оптимальної.

10 Уперше розроблено програмно-методичний комплекс для розрахунку технологічних параметрів процесу наплавлення (зварювального струму й напруги дуги, коефіцієнта наплавлення, швидкості й шагу наплавлення, кое-фіцієнта підсилення шва, часток металу попереднього валика в наступному, основного метала в металі валика та метала, що залишився після механічної обробки) та складу порошкового електрода залежно від товщини наплавленого шару циліндричних і плоских поверхонь після механічної обробки, максимального числа наплавлених шарів, діаметру відновлювальної деталі, діапазону припустимих швидкостей наплавлення, потрібного хімічного складу метала шва. Його використання дозволило розробити технологічні рекомендації для наплавлення комплекснолегованих і композиційних зносостійких сплавів на деталі широкого спектра застосування, що працюють в умовах абразивного, газоабразивного, гідроабразивного й інших видів зношення.

11 Виконані наукові дослідження та запропоновані на їх основі практичні рішення підтверджено в умовах досвідно-промислової перевірки й експлуатаційних випробувань на АТ “Маріупольський металургійний комбінат ім. Ілліча” й АТ “Азовмаш” (м. Маріуполь), АТ “Краматорський завод важкого верстатобудування” й АТ “Енергомашспецсталь” (м. Краматорськ), АТ “Донецький енергозавод” (м. Донецк), АТ “Кримський содовий завод” (м. Красноперекопськ) і низці інших підприємств машинобудівельного та металургійного профілю й впроваджено з економічним ефектом понад 1,3 млн.грн.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Публікації в наукових фахових виданнях:

1. Кассов В.Д. Моделирование и оптимизация технологических параметров наплавки порошковой проволокой // Вестник Приазовского государственного технического университета: Сб. научн. тр.- Мариуполь.- 1998.- Вып. 6.- С.165-169.

2. Кассов В.Д. Оптимизация восстановления деталей металлообрабатывающего оборудования// Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем: Зб. наук. праць. - Краматорськ: ДДМА, 2000.- Вип. 10.- С.54-57.

3. Кассов В.Д. Минимизация потерь наплавленного порошковой лентой металла // Автоматическая сварка.- 2001.- № 8.- С.32-33.

4. Кассов В.Д. Расчетно-экспериментальная модель комплексного легирования металла, наплавленного порошковым электродом // Вісник Приазовського державного технічного університету: Зб. наук. праць. - Маріуполь. - 2001.- № 11.- С.182-185.

5. Кассов В.Д. Моделирование и оптимизация состава порошкового электрода для восстановления и упрочнения инструмента // Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Сб. научн. тр.- Донецк: ДонГТУ.- 2001.- №16.- С.248-252.

6. Кассов В.Д. Температурные поля порошковой ленты в процессе ее плавления // Інтегровані технології та енергозбереження.- 2001.- № 1.- С.101-106.

7. Кассов В.Д. Методологический подход к практическим расчетам в термодинамике сварочных процессов // Вісник Черкаського інженерно-технологічного інституту. - 2001.- № 1.- С.91-97.

8. Кассов В.Д. Исследование теплового состояния вылета порошковой ленты при наплавке с предварительным подогревом // Вісник Черкаського інженерно-технологічного інституту. - 2001.- № 2.- С.101-104.

9. Кассов В.Д. Термодинамическое моделирование поведения водорода при наплавке порошковой лентой с галогено и углеродосодержащими компонентами // Зб. наук. праць Українського державного морського технічного університету.- Миколаїв: УДМТУ.-2002.- № 3 (381).- С.31-41.

10. Кассов В.Д. Исследование влияния состава порошковой ленты на технологические режимы ее прокатки // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні: Зб. наук. праць. - Краматорськ: ДДМА, 2002.- С.530-534.

11. Кассов В.Д. Термодинамическое моделирование поведения водорода при наплавке порошковыми лентами с фторуглеродными добавками в сердечнике // Вісник Приазовського державного технічного університету: Зб. наук. праць.- Маріуполь.- 2002.- № 12.- С.161-164.

12. Кассов В.Д. Регулирование теплового состояния системы “сердечник-оболочка” при плавлении порошковой ленты // Вісник Східноукраїнського національного університету. - Луганськ. - 2002.- № 7 (53).- С.84-90.

13. Кассов В.Д. Математическая модель нагрева сердечника порошковой проволоки // Зб. наук. праць Українського державного морського технічного університету.- Миколаїв: УДМТУ.-2003.- № 5 (391).- С.22-31.

14. Кассов В.Д. Моделирование теплового состояния сердечника подогреваемой на вылете порошковой проволоки // Вісник Приазовського державного технічного університету: Зб. наук. праць.-Маріуполь.-2003.-Вип.13.-С.206-209.

15. Кассов В.Д. Оптимизация толщины наплавленного порошковым электродом слоя после механической обработки // Вісник Харківського державного технічного університету сільського господарства. Вип. 17: Підвищення надійності відновлюємих деталей машин.- Харків, 2003.- С.62-65.

16. Кассов В.Д. Исследование влияния галогеносодержащих добавок на дегидрогенизацию металла шва при наплавке порошковыми электродами// Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні.- 2004.- №1.- С.146.

17. Кассов В.Д. Математическое моделирование температурного поля сердечника порошковой проволоки// Вісник Приазовського державного технічного університету: Зб. наук. праць.- Маріуполь.- 2004.- Вип.14.- С.241-244.

18. Кассов В.Д., Шевченко И.В., Чигарев В.В. Повышение эффективности защиты металлических поверхностей от набрызгивания при сварке // Вестник Приазовского государственного технического университета: Сб. научн.тр.- Мариуполь.- 1998.- Вып.6.- С.155-159.

Особистий внесок здобувача: розроблено методику досліджень, проведено дослідження методів механоактивації речовин, що мстять вуглець, у розчинниках, захисних покрить на термостабільність і газоутворюючу здатність.

19. Кассов В.Д., Чигарев В.В., Кадава В.В. Наплавка порошковой лентой как эффективный метод повышения долговечности металлургического оборудования // Захист металургійних машин від поломок.- Маріуполь, 2000.- Вип. 5.- С.262-265.

Особистий внесок здобувача: сформульовано мету і задачі роботи, запропоновано методику дослідження.

20. Кассов В.Д., Чигарев В.В., Воленко И.В. Математическая модель теплового состояния вылета порошковой ленты в процессе плавления // Вісник Приазовського держтехуніверситету.- Маріуполь.- 2000.- № 9.- С.156-159.

Особистий внесок здобувача: розроблено математичну модель нагріву сердечника порошкової стрічки.

21. Кассов В.Д., Чигарев В.В., Кадава В.В. Высококачественные порошковые электроды для восстановления штамповой оснастки // Зб. наук. праць „Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні”. - Краматорськ: ДДМА, 2000.- С.487-491.

Особистий внесок здобувача: вивчено кінетику фізико-хімічних перетворень зв'язуючих шихти при плавленні порошкових електродів.

22. Кассов В.Д., Чигарев В.В., Воленко И.В. Исследование теплового состояния сердечника в процессе плавления порошковой ленты // Сб. научн. тр. Украинского государственного морского технического университета.- Николаев: УГМТУ.- 2001.- № 3 (375).- С.116-122.

Особистий внесок здобувача: запропоновано методику експериментальних досліджень, розроблено математичну модель нагріву.

23. Кассов В.Д., Кадава В.В. Термоциклические изменения в сердечнике дифференцированно подогреваемой порошковой ленты при наплавке штамповой оснастки // Зб. наук. праць „Перспективні технології та обладнання обробки тиском в машинобудуванні та металургії”. - Краматорськ: ДДМА, 2001.- С.104-109.

Особистий внесок здобувача: розроблено математичну модель нагріву сердечника порошкової стрічки, що підігрівається, та установку для експериментальних досліджень.

24. Кассов В.Д., Воленко И.В. Исследование процесса изготовления порошковой ленты с промежуточным слоем связующего // Вестник Национального технического университета “Харьковский политехнический институт”.- 2001.- № 14.- С.212-218.

Особистий внесок здобувача: запропоновано методику досліджень й встановлено залежність коефіцієнта дроблення матеріалу сердечника від деформації.

25. Кассов В.Д., Грибков Э.П. Математическое моделирование процесса изготовления порошковой ленты // Зб. наук. праць Українського державного морського технічного університету.- Миколаїв: УДМТУ.- 2001.- №4 (376).- С.64-73.

Особистий внесок здобувача: розроблено одномірну математичну модель процесу виготовлення порошкової стрічки.

26. Кассов В.Д., Чигарев В.В., Кадава В.В. Выбор оптимальных режимов наплавки тел вращения порошковой проволокой // Зб. наук. праць Українського державного морського технічного університету.- Миколаїв: УДМТУ.- 2001.- № 2 (374).- С.100-106.

Особистий внесок здобувача: побудовано рівняння регресії, що пов'язують режими наплавлення з технологічними параметрами процесу.

27. Кассов В.Д., Чигарев В.В., Кадава В.В. Моделирование параметров наплавки инструмента порошковой лентой // Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Междунар. сб. научн. трудов.- Донецк: ДонГТУ, 2001.- Вып. 15.- С.133-139.

Особистий внесок здобувача: розроблено математичну модель наплавлення порошковою стрічкою.

28. Кассов В.Д., Чигарев В.В., Литвинов А.П. Многокритериальная оптимизация состава износостойкого сплава // Наукові праці Донецького національного технічного університету.- Донецьк: ДонНТУ.- 2001.- Вип.51.- С.108-113.

Особистий внесок здобувача: розроблено методику досліджень, склад наплавленого металу.

29. Кассов В.Д., Чигарев В.В., Литвинов А.П. Оптимизация режимов восстановительной наплавки комплексно легированного сплава // Зб. наук. праць „Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем”. - Краматорськ: ДДМА, 2002.- Вип. 12.- С.200-205.

Особистий внесок здобувача: здійснено оптимізацію режимів наплавлення порошковим дротом.

30. Кассов В.Д., Билык Г.Б. Программный комплекс для моделирования тепловых процессов в порошковом электроде // Перспективні задачі інженерної науки.- Дніпропетровськ: GAUDEAMUS.- 2002.- Вип. 4.- С.261-266.

Особистий внесок здобувача: розроблено програмний комплекс для розрахунку теплового поля порошкового електрода.

31. Кассов В.Д., Чигарев В.В., Литвинов А.П. Влияние состава газошлаковой системы порошковой проволоки на переход легирующих элементов в наплавленный металл // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні.- 2002.- № 2.- С.24-26.

Особистий внесок здобувача: сформульовано мету і задачі дослідження, визначено досліджувані матеріали та їх вплив на коефіцієнту переходу.

32. Кассов В.Д., Гавриш П.А. Исследование механизма принудительного массопереноса шихты, содержащей слоистые соединения графита // Інтегровані технології та енергозбереження.- 2002.- № 2.- С.24-28.

Особистий внесок здобувача: запропоновано методику досліджень, виконано фізичне моделювання дозованого масопереносу шихти.

33. Кассов В.Д., Сатонин А.В., Грибков Э.П. Математическая модель процесса прокатки порошковой ленты с учетом пластической деформации оболочки // Зб. наук. праць Українського держтехуніверситету. - Миколаїв: УДМТУ.- 2002.- № 7 (385).- С.38-46.

Особистий внесок здобувача: розроблено математичну модель виготовлення порошкової стрічки з урахуванням пластичної деформації оболонки.

34. Кассов В.Д., Грибков Э.П. Автоматизированное проектирование технологических режимов прокатки порошковой ленты // Зб. наук. праць „Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні”. - Краматорськ: ДДМА, 2003.- С.248-253.

Особистий внесок здобувача: розроблено математичну модель розрахунку енергосилових параметрів і автоматизованого проектування процесу виготовлення порошкової стрічки.

35. Кассов В.Д., Грибков Э.П. Имитационное математическое моделирование основных показателей качества порошковой ленты для наплавки // Зб. наук. праць Кіровоградського державного технічного університету.- Кіровоград: КДТУ.- 2003.- Вип.12.- С.167-172.

Особистий внесок здобувача: розроблено імітаційну математичну модель, вивчено закономірності формування якісних показників.

36. Чигарев В.В., Жартовский А.В., Кассов В.Д. Исследование влияния давления и деформации поверхностных слоев на активацию диффузионного взаимодействия // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні: Зб. наук. праць. - Краматорськ-Слов'янськ: ДДМА, 2003.- С.341-344.

Особистий внесок здобувача: визначено чинники підвищення дифузійної активності поверхневого шару.

37. Кассов В.Д., Чигарьов В.В., Літвінов О.П. Підвищення працездатності деталей наплавленням порошковим дротом // Вісті Академії інженерних наук України.- 2003.- № 3(20).- С.20-23.

Особистий внесок здобувача: сформульовано цілі та задачі дослідження, визначено вплив складу порошкового дроту на термін служби наплавлених виробів.

38. Кассов В.Д., Грибков Э.П. Влияние формы частиц сердечника на качество поверхности порошковой ленты // Зб. наук. пр. „Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні”.- Краматорськ: ДДМА, 2004.- С.610-613.

Особистий внесок здобувача: визначено критерії оптимальності для розрахунку режимів обтискання.

39. Термодинамическое моделирование стабильных и метастабильных превращений при сварке меди со сталью / В.В. Чигарев, В.Д. Кассов, М.А. Турчанин, И.В. Серов//Восточно-Европейский журнал передовых технологий.-2005.-№2(14).-С.41-46.

Особистий внесок здобувача: визначено роль стабільних і метастабільних перетворень під час формування металу шва в процесі зварювання та наплавлення, визначено чинники, що впливають на механічні властивості металу шва.

Публікації в інших виданнях:

40. Кассов В.Д. Наплавка дифференцированно подогреваемой порошковой лентой - высокоэффективный технологический прием ремонта изделий // Матер. 9 междунар. научно-практ. конф. “Организация и технология ремонта машин, механизмов, оборудования”.- К.: ИЭС им.Е.О.Патона, 2001.- С.76.

41. Кассов В.Д. Влияние защитных покрытий на процесс сварки в углекислом газе // Сб. докл. ІІ междунар. конф. по сварочным материалам стран СНГ “Дуговая сварка. Материалы и качество на рубеже ХХІ века”.- Орел, 2001.- С.195-196.

42. Кассов В.Д. Оптимизация расхода электродного металла при наплавке инструмента порошковой лентой // 8-а міжнар. наук.-техн.конф. „Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем”. - Краматорськ, 2001.- Вип. 12.- С.36-37.

43. Кассов В.Д. Повышение эффективности наплавки лезвия инструмента // Тези допов. 9 міжнар. наук.-техн.конф. „Надійність інструменту та сучасні технологічні системи”. - Краматорськ: ДДМА, 2002.- С.32.

44. Кассов В.Д., Литвинов А.П. Исследование потерь электродного металла при восстановительной наплавке порошковой проволокой // Тез. докл. II междунар. научн.-техн.конф. “Новые технологии, методы обработки и упрочнения деталей энергетических установок”.- Запорожье, 2002.- С.66-69.

Особистий внесок здобувача: розроблено математичну модель впливу газошлакоутворюючих на втрати наплавленого металу.

45. Жартовский А.В., Кассов В.Д., Чигарев В.В. Образование диффузионного соединения при сварке давлением в активирующей защитной среде // Матер. 4 междунар. научн.-техн.конф. “Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов”, посвященной 75-летию Национального научного центра “Харьковский физико-технический институт”: В 2 т.- Харьков: ННЦ ХФТИ, 2003.- Т. 1.- С.298-302.

Особистий внесок здобувача: розроблено методику дослідження.

46. Кассов В.Д., Чигарев В.В. Наплавка износостойких сплавов порошковыми лентами // Сб. докл. Всероссийской научн.-техн. конф. “МАТИ - Сварка XXI века. Технология, оборудование и подготовка кадров в сварочном производстве”.- М.: МАТИ-РГТУ им. К.Э.Циолковского, 2003.- С.160-161.

Особистий внесок здобувача: розроблено технологію виготовлення і наплавлення.

47. Кассов В.Д. Восстановительная наплавка деталей машиностроительного комплекса // Матер. II междунар. научн.-техн. конф. „Важке машинобудування. Проблеми та перспективи розвитку”.- Краматорськ: ДДМА, 2004.- С.83.

48. Кассов В.Д. Повышение качества металла, наплавленного порошковым электродом // Сб. докладов 5-й междунар. конф. „Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов”.- Харьков: ННЦ ХФТИ, 2004.- ч. ІІ.- С.323-328.

49. Кассов В.Д. Программно-методический комплекс для моделирования и оптимизации технологических параметров наплавки порошковым электродом и его состава // Тез. докл. междунар. научн.-техн. конф. “Славяновские чтения”.- Липецк: ДГТУ, 2004.- С. 64-69.

50. Diffusion Welding Process Using Active Surface Techniques / V.Manevych, A.Jartovsky, V.Kassov V. and others // 23^rd The Israel Vacuum Society Science Annual Conference and Technical Workshop.- Tel Aviv.- September 27.- 2004.- P.TF-1.

Особистий внесок здобувача: визначено вплив зв'язуючого на виникнення сполучення.

51. Кассов В.Д. Восстановительная наплавка деталей горно-металлур-гического комплекса // Тез.докл. VI междунар.научн.-техн.конф. “Проблемы механики горно-металлургического комплекса”.- Днепропетровск, 2004.-С.75-76.

52. Кассов В.Д. Порошковая проволока для наплавки инструмента холодного деформирования металла // Матер. III междунар. научн.-техн. конф. „Важке машинобудування. Проблеми та перспективи розвитку”.- Краматорськ: ДДМА, 2005.- С.44.

В авторських свідоцтвах і патентах:

53. Способ изготовления порошковой проволоки: А.с. 1632716 СССР, МКИ В 23 К 35/40 /В.М.Карпенко, В.Д.Кассов, П.А.Гавриш, А.В.Грановский (СССР).- № 4699434/27; Заявл. 12.04.89; Опубл. 07.03.91, Бюл. №9.- 6с.

Особистий внесок здобувача: розроблено принцип дії винаходу, участь у розробленні формули винаходу.

54. Способ изготовления порошковой проволоки: А.с. 1738568 СССР, МКИ В 23 К 35/40 /М.Г.Лившиц, В.Д.Кассов, П.А.Гавриш, А.В.Грановский (СССР).- № 4865527/08; Заявл. 11.09.90; Опубл. 07.06.92, Бюл. №21.- 2с.

Особистий внесок здобувача: вивчено механізм теплоізоляції шихти, запропоновано спосіб введення до шихти компоненту, що містить вуглець.

55. Патент 43716 Україна, МПК В 22 К 9/04, 9/16. Установка для дугового зварювання і наплавлення порошковим електродом / В.В.Чигарьов, В.Д.Кассов, П.А.Гавриш, В.В.Кадава (Україна).- № 2001053574; Заявл. 28.05.01; Опубл. 17.12.01; Бюл. № 11.- 2 с.

Особистий внесок здобувача: виконано теоретичне обґрунтування механізму зрівняння температури за перетином порошкового електроду, розроблено конструкцію установки.

56. Патент 58855А Україна, МПК В 23 К 9/04. Установка для дугового зварювання і наплавлення порошковим електродом / В.Д.Кассов, В.В.Чигарьов, О.П.Літвінов, І.В.Воленко (Україна).- № 2002118960; Заявл.. 12.11.02; Опубл. 15.08.03; Бюл. № 8.- 3 с.

Особистий внесок здобувача: розроблено принцип дії винаходу, конструкцію установку.

57. Патент 9352 Україна, МПК В23К 31/00. Спосіб визначення зварюваності різнорідних металів / П.А.Гавриш, М.А.Турчанін, В.Д.Кассов (Україна).- № 200502738; Заявл. 25.03.05; Опубл. 15.09.05; Бюл. № 9. - 2 с. Особистий внесок здобувача: запропоновано критерії, що пов'язують термодинамічні властивості розплавів зі зварюваністю металів.

Нові технічні рішення було захищено також авторськими свідоцтвами (№№ 980373, 1043944, 1053417, 1062968, 1067726, 1098160, 1115342, 1116628, 1123218, 1148202, 1202182, 1290638, 1394605, 1415587, 1423330, 1433712, 1513767, 1514824, 1524986, 1538393, 1580726, 1691022, 1697349) и патентами (№№61708А, 61467А).

АНОТАЦІЯ

Кассов В.Д. Розвиток наукових основ виробництва порошкових електродів та удосконалення технології зносостійкого наплавлення.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.03.06 - “Зварювання і споріднені технології ” - Приазовський державний технічний університет, Маріуполь, 2005 - Рукопис.

У дисертації вирішено науково-технічну проблему підвищення продуктивності наплавлювальних робіт, якості наплавленого металу, забезпечення потрібної зносостійкості й економії матеріальних ресурсів на основі розвитку методів розрахунку, а також розробки технологічних рекомендацій.

Розроблено комплекс математичних моделей і програмних засобів з автоматизованого розрахунку й проектування технології процесу виготовлення порошкової стрічки, що враховують особливості чинної технологічної схеми і вимоги, що висіваються до якості готового електрода. Запропоновано математичні моделі теплового стану вильоту порошкової стрічки та порошкового дроту, що дозволяють найти температуру в будь-якій точці електрода.

Розроблено програмно-методичний комплекс для розрахунку технологічних параметрів процесу наплавлення та складу порошкового електрода.

Ключові слова: зносостійке наплавлення, порошкові електроди, технології, математичні моделі, тепловий стан, сердечник, оболонка, легування, масоперенос, режими наплавлення.

АННОТАЦИЯ

Кассов В.Д. Развитие научных основ производства порошковых электродов и совершенствование технологии износостойкой наплавки.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.03.06 - “Сварка и родственные технологии” - Приазовский государственный технический университет, Мариуполь, 2005 - Рукопись.

В диссертации решена научно-техническая проблема повышения производительности наплавочных работ, качества наплавленного металла, обеспечения требуемой износостойкости и экономии материальных ресурсов на основе развития методов расчета, а также разработки технологических рекомендаций.

Разработан комплекс математических моделей и программных средств по автоматизированному расчету и проектированию технологии процесса изготовления порошковой ленты, учитывающих особенности существующей технологической схемы и требования, предъявляемые к качеству готового электрода.

Предложены математические модели теплового состояния вылета порошковой ленты и порошковой проволоки, учитывающие наличие связующей прослойки между оболочкой и шихтой, позволяющие найти температуру в любой точке электрода на вылете в зависимости от режимов наплавки, неравномерности нагрева оболочки и сердечника и их теплофизических свойств.

Изучены и получили количественное описание электротермические процессы на вылете порошковых электродов различного конструкционного исполнения в тепловом поле проходящего тока наплавки, а также с дополнительным их подогревом от автономного источника, учитывающие интерпретации различных методов теории распространения теплоты в материалах с неоднородными теплофизическими свойствами, реальный характер распределения граничных условий на вылете электродов, что позволило разработать технологическую схему наплавки, реализация которой снизила расход электроэнергии в 1,15-1,20 раза, выход наплавленных изделий из строя, вызванный наличием внутренних дефектов, уменьшился в 2,1-2,3 раза, коэффициент потерь на разбрызгивание - в 2,5 раза, износостойкость наплавленного металла увеличилась до 15 %.

Проведено термодинамическое моделирование равновесного состава газовых фаз в системах Fe-H₂-FeCl₃, Fe-C-H₂-FeCl₃, Fe-H₂-C-(СF₂)_n, показана их высокая реакционная способность по отношению к молекулярному и атомарному водороду и рассчитано влияние галогено- и углеродосодержащих компонентов в сердечнике на насыщение металла шва водородом. На основе выявленных закономерностей влияния различных минералов и легирующих на характеристики массопереноса электродного металла и перехода легирующих элементов разработана обобщенная статистическая математическая модель комплексного легирования наплавленного металла через сердечник порошкового электрода с содержанием С_гш 1-10% (в том числе СО₂ 0-2% при основности исходного шлака К_о = 0,2-30) в виде системы нелинейных уравнений, позволяющей прогнозировать состав газошлакообразующей и легирующей частей сердечника порошкового электрода для наплавки сплава с содержанием (%): C 0,2-0,4; Mn 0,5-8,0; Si 0,5-3,0; Cr 0-17,0; V 0-5,0; Ti 0-2,0; Mo 0-6,0; W 0-10,0. Данная модель позволяет оценить различные системы газошлакообразующих компонентов с точки зрения сокращения потерь легирующих элементов, что важно при разработке порошковых электродов и при выборе из нескольких систем оптимальной.

Разработан программно-методический комплекс для расчета технологических параметров процесса наплавки (сварочного тока и напряжения дуги, коэффициента наплавки, скорости и шага наплавки, коэффициента усиления шва, долей участия металла предыдущего валика в последующем, основного металла в металле валика и оставшегося металла после механической обработки) и состава порошкового электрода в зависимости от толщины наплавленного слоя цилиндрических и плоских поверхностей после механической обработки, максимального числа наплавленных слоев, диаметра восстанавливаемой детали, диапазона допустимых скоростей наплавки, требуемого химического состава металла шва.

Результаты работы в виде программных средств, а также технологических рекомендаций внедрены на АО “Мариупольский металлургический комбинат им. Ильича”, АО “Азовмаш” (г. Мариуполь), АО “Краматорский завод тяжелого станкостроения”, АО “Энергомашспецсталь” (г. Краматорск), АО “Донецкий энергозавод”, АО “Крымский содовый завод” (г. Красноперекопск) и ряде других предприятий машиностроительного и металлургического профиля для упрочнения и восстановления загрузочных устройств доменных печей, деталей почвообрабатывающих машин, силового кузнечно-прессового инструмента, ножей бульдозера и других деталей, узлов машин и механизмов, эксплуатирующихся в условиях различного вида изнашивания, что позволило увеличить их долговечность, получить экономические преимущества. Ряд научных разработок внедрен в учебный процесс, используется в научно-исследовательской работе студентов и аспирантов.

Ключевые слова: износостойкая наплавка, порошковые электроды, технологии, математические модели, тепловое состояние, сердечник, оболочка, легирование, массоперенос, режимы наплавки.

ANNOTATION

Каssov V.D. Development of scientific principles of powder electrodes manufacture and improvement of wear-proof surfacing technology.

Thesis on competition of a scientific degree of doctor of technical sciences on a speciality 05.03.06 - “Welding and related technologies” - Priazovsky state technical university of Ministry of education and science of Ukraine, Mariupol, 2005 - the Manuscript.

In the dissertation the scientific and technical problem of increase of productivity surfacing works, quality surfacing metal, maintenance of required wear resistance and economy of material resources is solved on the basis of development of methods of calculation, and also development of technological recommendations.

The complex of mathematical models and software by the automated calculation and designing of technology of process of manufacturing of the powder tape, taking into account features of the existing technological circuit and the requirements showed to quality of a ready electrode is developed. Mathematical models of a thermal condition of a start of a powder tape and the powder wire, allowing to find temperature in any point of an electrode.

The program-methodical complex for calculation of technological parameters of process surfacing and structure of a powder electrode is developed.

Key words: wear-proof surfacing, powder electrodes, technologies, mathematical models, a thermal condition, the core, an environment, alloy, mass transfer, surfacing modes.

Размещено на Allbest.ru