Розвиток наукових і технологічних основ плазмового зварювання і наплавлення плавким і неплавким електродами
Фізичні процеси в плазмової дузі, яка горить у середовищі аргону. Термічні цикли при плазма-МІГ процесі. Закономірності саморегулювання дуги плавкого електроду при плазма-МІГ наплавленні порошковою плющенкою із застосуванням двуханодного плазмотрону.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 27.12.2015 |
| Размер файла | 91,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Розділ 4. Розробка електродних матеріалів для плазма-МІГ зварювання і наплавлення. З огляду на дослідження, викладених в главах 2 і 3 дисертації, а також з врахуванням складеної математичної моделі процесу плазма-МІГ наплавлення порошковим дротом, розроблена гама наплавочних матеріалів, які враховують особливості даного способу. Зокрема, для відновлення і зміцнення виробів, які працюють при термоциклічних навантаженнях(прес-форми для скла); при високих температурах (ролики машин безперервного лиття заготівель); при абразивному зносі і т.і. Через те, що пророблена робота має не тільки науково-теоретичне значення, а ставить перед собою і практичні задачі, доцільно зупинитися тільки лише на тих складах, що були впроваджені або випробувані у виробничих умовах за участю здобувача.
Важливою проблемою підвищення стійкості чавунних прес-форм є ліквідація небезпеки виникнення тріщин. У якості наплавлюваємого металу застосовувався сплав Сu-Ni (метал типу 20Н50Д35СР). Наплавлення робилося на чавун СЧ 21-40, який використовувався для виготовлення прес-форм. Чавун містить значну кількість сірки і фосфору (до 0,45%Р и до 0,12% S), перехід яких у наплавлений метал украй небажаний, так як вони знижують пластичність наплавленого металу, що в умовах термоциклічних навантажень приведе до прискореного утворення і росту тріщин сітки розпалу. Немаловажною задачею при наплавленні прес-форм є рафінування наплавленого металу від шкідливих домішок, здатних давати легкоплавкі евтектики в з'єднанні з металами - О, Р, S. З метою видалення S і Р при плазма-МІГ наплавленні раніше застосовувався комплексний вплив на рідкий метал Ва і Се. Однак токсичність з'єднань Ва робить його застосування небажаним. У зв'язку з цим проводилися дослідження з заміни барію кальцієм. Для введення Са застосовувався алюмокальцій, Се вводився у виді фероцерія. Проведені дослідження металу наплавленого шару показують зниження вмісту сірки та фосфору, що підвищує стійкість металу до термоциклічних навантаженнь.
Були проведені дослідження впливу берилію на стійкість наплавленого металу до термоциклічних навантажень (табл. 1).
Встановлено, що максимальна разгаростійкість досягається при вмісті берилію в кількості 0,052%.
На підставі отриманих даних був розроблений порошковий дріт для наплавлення чавунних прес-форм, який пройшов дослідно-промислові іспити і був впроваджен у виробництво з составом шихти: мідно-берилієва лігатура (зі змістом Ве - 3%)- 0,2-0,25%; фероцерій- 3,1-3,4%; алюмокальцій - 4,2-4,8%; хлорна мідь (CuCl2) - 0,8 - 1,3%; бура плавлена - 1,2 - 1,5%; графіт - 0,5 - 0,7%; мідний порошок - до 100%. Оболонка дроту виготовлялася з нікелевої стрічки HП-2 шириною 18 мм і товщиною 0,6 мм. Коефіцієнт заповнення склав - 42%, діаметр дроту 2,8 мм.
Таблиця 1
Стійкість наплавленого металу до термоциклічних навантажень у залежності від змісту берилію
|
№ п/п |
Ве, % |
Число циклів до утворення першої тріщини розпалу |
|
|
1 |
0 |
360 |
|
|
2 |
0,011 |
374 |
|
|
3 |
0,016 |
382 |
|
|
4 |
0,021 |
410 |
|
|
5 |
0,028 |
418 |
|
|
6 |
0,032 |
426 |
|
|
7 |
0,038 |
428 |
|
|
8 |
0,041 |
429 |
|
|
9 |
0,045 |
428 |
|
|
10 |
0,052 |
430 |
|
|
11 |
0,063 |
429 |
Розроблено і випробувано порошковий дріт для плазма-МІГ наплавлення жаростійких сплавів на прикладі роликів машин безперервного лиття заготівель (МНЛЗ), які виготовляються з теплотривких сталей. Однак температура нагрівання, що випробує поверхня ролика в процесі контакту з деформируємою заготівлею, перевищує припустиму для цих сталей, у зв'язку з чим застосовується наплавлення поверхні жаростійкими сталями. На металургійних заводах СНД і за кордоном в якості наплавочного матеріалу найчастіше використовуються порошкові дроти ПП-НП5Х13, ПП-НП20Х17, ПП-НП15Х14ГН2М1ФБ (Україна), TUBRODUR 15, 73” (Швеція), “WLDC-3” (Великобританія). Досліджувався метал, наплавлений цими порошковими дротами. Наплавлення вироблялося під шаром флюсу “UNIVERSAL” фірми “WELDCLAD” (Великобританія) на оптимальних режимах. Проведені дослідження показали, що твердість металу, наплавленого дротом ПП-НП15Х14ГН2М1ФБ, при підвищених температурах вище, ніж твердість металу, наплавленого дротами WLDC-3 і TUBRODUR15.73 (Рис.10).
Вивчався вміст сірки в наплавленому металі, отриманому за допомогою плазма-МІГ процесу в залежності від вмісту в шихті порошкового дроту кальцію борфтористого. Наплавлення вироблялося на пластини зі сталі 20, розміром 20х200х300 мм на наступних режимах: струм плазмової дуги (IПЛ.Д) - 110 А; напруга плазмової дуги (UПЛ.Д) - 47 В; струм дуги плавкого електрода (I Д.П.Э) - 410 А; напруга дуги плавкого електрода (UД.П.Э) - 22 В; швидкість наплавлення - 20 м/г; витрата плазмоутворюючого газу (аргону) - 8 л/хв; витрата захисного газу (аргону) - 18 л/хв; діаметр порошкового дроту - 3,2 мм. Наплавлення вироблялося в три шари. Експериментально встановлено, що для забезпечення рівномірної твердості металу по перетину наплавленого шару плазма-МІГ наплавлення варто вести з мінімальним кроком. З метою зменшення імовірності утворення тріщин у наплавленому шарі, наплавлення варто проводити на мінімальному струмі, що дозволяє істотно підвищити швидкість кристалізації наплавленого металу.
Результати, що представлені в табл.2, показують, як збільшення змісту в шихті порошкового дроту Са(BF4)2 веде до зниження змісту сірки і кисню в наплавленому металі.
Слід зазначити, що при змісті Са(BF4)2 в осерді порошкового дроту більш 6% процес наплавлення стає стабільним без вживання додаткових заходів до його стабілізації, а процес переносу електродного металу -дрібнокрапельним. Введення до складу шихти порошкового дроту Са(BF4)2 (табл. 2) забезпечує зниження в наплавленому металі змісту кисню.
Таблиця 2
Вміст сірки, кисню в наплавленому металі в залежності від вмісту в шихті порошкового дроту кальцію борфтористого
|
№ зразка |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
Вміст Са(BF4)2,% |
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
|
|
Вміст сірки, % |
0,032 |
0,024 |
0,017 |
0,011 |
0,007 |
0,006 |
0,004 |
|
|
Вміст кисню,% |
0,02 |
0,013 |
0,0092 |
0,009 |
0,0076 |
0,007 |
0,0067 |
На працездатність роликів МНЛЗ також впливає розмір зерна металу наплавлення. Зі зменшенням розміру зерна металу працездатність роликів збільшується. Досліджувався вплив Ti і Zr на величину зерна наплавленого металу. Дослідження мікроструктури показують, що зі збільшенням змісту в наплавленому металі Zr (до 0,44%) і Ti (до 0,67%) відбувається подрібнювання зерна. Подальше збільшення змісту Zr і Ti не викликає подрібнювання зерна. У результаті проведених досліджень був розроблений порошковий дріт, який має оболонку зі стрічки 0,8 Кп (перетином 16х0,6 мм) і осердя наступного складу: графит - 0,5%; марганець - 2,7%; кремній - 3,9%; хром - 5,8 %; нікель - 7,4%; молібден - 5,2%; ванадій - 1,1%; ніобій - 1,2%; титан - 2,8%; цирконій - 1,42%; кальцій борфтористий - 12%; залізо - інше. Коефіцієнт заповнення - 32%. Діаметр дроту - 3,2 мм.
Розділ 5. Розробка і удосконалення устаткування для процесу плазма-МІГ наплавлення. Удосконалено схему збудження плазмової дуги, яка забезпечує безперебійну роботу установки плазмового наплавлення з застосуванням в якості плавкого електроду порошкового дроту за рахунок усунення можливого пропалу її оболонки і засмічення сопла плазмотрона.
Оптимальним варіантом плазмотронів для плазма-МІГ наплавлення порошковим дротом є розроблена конструкція з трьома додатковими неплавкими електродами, розташованими по окружності (розділеної на три частини) і під кутом до осі 45-60О, що забезпечує рівномірне нагрівання плавкого електрода. Розміри і геометричні залежності вузла плазмотрона необхідно вибирати з умов оптимального токового навантаження з розрахунку 10 - 15 А/мм2. Розроблено принципову схему універсального джерела живлення, що заснована на трансформаторі, загальному для ланцюга живлення плазмової дуги і дуги плавкого електрода з окремими системами випрямлення струмів, що дозволило стабілізувати процесу плазма-МІГ наплавлення.
При наплавленні силумінів плазма-МІГ способом доцільно в якості присаджувального матеріалу застосовувати порошкову плющенку. Встановлено, що застосування двох неплавких електродів, які живлються від окремих джерел живлення з крутоспрадною ВАХ, забезпечує гарне формування наплавленого валика і стабільний процес наплавлення (Рис. 11).
Застосування позитивної залежності приросту струму неплавких електродів, від приросту струму плавкого електрода, стабілізує довжину дуги плавкого електрода. Оптимальна залежність приростів струмів неплавких електродів, від приросту струму плавкого електроду описується залежністю DIНЭ1 = DIНЭ2 = (0,3ё0,6)DIПЭ.
Граничну ефективну продуктивність процесу плазма-МІГ наплавлення силумінів порошковою плющенкою обмежує якість наплавленого валика і сплавлення наплавленого металу з основним. Зі збільшенням швидкості наплавлення гранична ефективна продуктивність наплавлення знижується. З ростом струму дуг неплавких електродів гранична ефективна продуктивність збільшується тільки до визначеної межі.
Розділ 6. Визначення екологічних аспектів плазма-МІГ наплавлення порошковим дротом. Встановлено, що плазма-МІГ наплавлення і плазма-ТІГ зварювання найбільш екологічно чисті процеси в порівнянні з іншими способами плазмової обробки металів на ідентичних режимах. При струмі, рівному 240 А, валове виділення з поверхні ванни складає 0,3 г/хв і зі зменшенням струму незначно зростає. Найбільш інтенсивні валові виділення зафіксовані зі зворотної сторони пластини при струмі 160 - 240 А (0,4 - 0,7 г/хв). Сумарне виділення ТСЗА складає 1 г/хв при (струмі 240 А) і 0,6 г/хв (при струмі 100 А). Дослідження визначення виділення ТСЗА з різних ділянок зони зварювання (при зварюванні з неповним проплавленням і на підкладці) показали, що при вертикальному розташуванні осі плазмотрона виділення з усіх боків майже однакові і у залежності від струму дуги складають 0,3 - 0,9 г/хв. Виявлено вплив захисного газу (аргону) на інтенсивність локального і сумарного виділення ТСЗА. При витраті газу від 3 - 7 л/хв цей вплив практично непомітно, а при подальшому його збільшенні (до 12 л/хв) виділення ТСЗА знижується до 0,1-0,2г/хв (Рис.12). При плазмово-дуговому зварюванні ТСЗА утворюються в основному в результаті випару металу з ванни. Частка компонентів алюмінієво-магнієвих сплавів (алюмінію і магнію) у ТСЗА (при всіх режимах зварювання) складала не менш 90 %, менш 1 % -- різні з'єднання вольфраму з киснем; інше -- оксиди цих металів. На підставі виконаних досліджень можна зробити висновок, що процес плазмово-дугового зварювання вольфрамовим електродом дозволяє вибрати реальні (виробничі) параметри режиму і техніку зварювання з мінімальним рівнем виділень ТСЗА. Найбільш оптимальним при зварюванні алюмінієво-магнієвих сплавів є процес з наскрізним проплавленням на підкладці з нахилом осі плазмотрона кутом уперед. Встановлено, що виділення від плавкого електроду (порошкового дроту і плющенки) ТСЗА скорочується при збільшенні витрат газу навколо кільцевого електрода і збільшенні струму полоциліндричної дуги. Дано технологічні рекомендації зі зменшення валових показників виділення аерозолів по вентиляції цехів при плазмових процесах. Результати досліджень, викладені в главі 6, враховувалися при установці режимів зварювання і наплавлення, розробці наплавочних матеріалів.
Здобувачем дані рекомендації з вибору устаткування і оснащенню індивідуального робочого місця зварника, виборові індивідуальних засобів захисту. Визначено основні проблеми охорони праці при плазмовому зварюванні і наплавленні. За рахунок впровадження розробок за період 2002-2005 рр. був отриманий загальний економічний ефект у сумі біля 1400000 грн.
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ
1. У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової проблеми, що виявляється в підвищенні якості і продуктивності зварювання і наплавлення за рахунок застосування висококонцентрованих джерел енергії для нагрівання і плавлення електродів при плазма-ТІГ і плазма-МІГ процесах і при забезпеченні зниження на них енерговитрат в 1,5 -2 рази. У роботі вирішена проблема зменшення собівартості зварювання і наплавлення з одночасним підвищенням їхньої якості і продуктивності:
- при використанні плазма-ТІГ процесу в результаті: виявлених і встановлених закономірностей змінення енергетичних параметрів різних зон плазма-ТІГ дуги перемінного струму, їхнього розвитку в просторі і часі, за рахунок чого розроблені рекомендації з вибору форсованих режимів, які забезпечують високу стійкість вольфрамового неплавкого електроду з одночасним зниженням кількості вольфрамових вкраплень у зварювальному шві; рішення питання можливості визначення числової величини впливу силового плазмово-газового потоку в залежності від режимів зварювання, яку необхідно враховувати технологам при їх оптимізації з метою одержання зварювальних швів і наплавлених валиків заданих розмірів;
- при використанні плазма-МІГ процесу в результаті встановлених закономірностей впливу полоциліндричної плазмової дуги на: характер переносу електродного металу (за рахунок розроблених рекомендацій з вибору форсованих режимів, які забезпечують рівномірний стабільний розподіл легуючих елементів з порошкового електроду в наплавлений метал при мінімальному впливі основного металу, що дозволяє одержувати високолегований шар при одношаровому наплавленні); термічні цикли процесу (за рахунок визначення можливості заміни попереднього підігріву основного металу регламентованим тепловложенням потоку енергії від плазмової дуги і, тим самим, знизити собівартість наплавлення в 2-3 рази.
2. Одержала подальший розвиток науково-обгрунтована методика визначення електроенергетичних характеристик плазмових процесів, яка дозволяє досліджувати статичні і динамічні характеристики плазмових дуг постійного і перемінного струмів. При плазма-ТІГ зварюванні алюмінієвих сплавів на перемінному струмі в момент переходу значення струму через 0, виявлен зустрічний потік з виробу (який особливо сильно виявляється, якщо виріб - анод), що полегшує повторне запалювання дуги, але просторово дестабілізує її на початку наростання струму дуги, при цьому час деіонізації дугового проміжку зростає зі збільшенням густини струму в соплі плазмотрона і у незначному ступені - від збільшення витрати плазмоутворюючого газу.
Визначено умови утворення в стовпі дуги яскравого контрагированого ядра, діаметр якого і його довжина залежать від величини густини струму в плазмоутворюючому каналі. Встановлено, що при діаметрі ядра, рівному 25% стовпа дуги (густина струму 36,8 А/мм2), відбувається найбільш легке повторне запалювання дуги і відсутнє руйнування вольфрамового неплавкого електрода. При цьому кількість вольфрамових вкраплень у металі наплавлення знижується до 0-1 на 1200 мм наплавленого валика, а стійкість вольфрамового електрода зростає в 1,2-1,5 рази.
3. Вперше за допомогою удосконаленої методики дослідження силового впливу плазмово-газового потоку враховані сили Лоренца, що діють безпосередньо в зоні зварювання, які беруть участь у переміщенні металу ванни і у перерозподілі струму по її перетину, що дозволяє установлювати вплив силового тиску газового потоку від режимів зварювання (наплавлення) і врахувати його при формуванні зварювального шва і наплавленого валика при плазма-ТІГ процесі. 4.За допомогою удосконаленої методики визначення електроенергетичних характеристик плазмових процесів, яка дозволяє досліджувати характер плавлення оболонки і осердя порошкового дроту при плазма-МІГ наплавленні, встановлено, що: внаслідок нагрівання плазмовою дугою прискорюється процес плавлення осердя, що виступає за межі оболонки, (штифт зменшується, здобуває конічну форму), частина металу оболонки, яка розплавилася, стікає по осердю, перенос металу йде практично по осі дуги, відхилення крапель від осьового напрямку вкрай рідкі, при цьому найбільш оптимальними є режими дрібнокрапельного і середньокрапельного перенесення; найбільш характерним показником впливу полоциліндричної плазмової дуги є зміна конусної форми перешийка краплі, яка формується, (встановлена залежність довжини конічного перешийка від величини струму плазмової дуги, показуюча, що зі збільшенням струму плазмової дуги від 150 до 300 А відбувається подовження конуса від 0,5-1 мм до 1,5-2,0 мм). Виявлені закономірності дозволяють оптимизувати режими плазма-МІГ наплавлення і зменшити кількість вкраплень від шихти порошкового дроту, яка не розплавилася, до 0-2 на 5000 мм наплавленого валика.
5. Вперше встановлено, що при застосуванні в якості плазмоутворюючого і захисного газів суміші аргону і гелію, а також чистого гелію характер переносу при плазма-МІГ зварюванні (наплавленні) істотно не відрізняється від плазмового зварювання в аргоні: при його виборі необхідно керуватися насамперед вартістю і виробничими можливостями. Найбільш характерним для плазма-МІГ зварювання є струминний перенос, при цьому (на прямої полярності) збільшується швидкість плавлення плавкого електрода, різко збільшується довжина дуги і її випромінювання, довжина розплавленої частини електроду.
6. Вперше визначені термічні цикли плазма-МІГ наплавлення, що дозволило встановити витрати плазмоутворюючого газу (при інших незмінних параметрах режимів) не впливають на тепловложення у вироб: тепловложення у вироб складається із суми потоків енергії від плазмової дуги і від дуги плавкого електрода; - тепловий потік від полоциліндричної дуги розподіляється рівномірно по ширині, рівної діаметрові каналу плазмоутворюючого сопла, у момент проходження переднього фронту ванни, яка виникла під впливом плавкого електрода, зони нагрівання плазмовою дугою. Встановлено, що шляхом варіювання струму полоциліндричної дуги можливо і доцільно регулювати температуру попереднього підігріву основного металу. Проведені дослідження забезпечують регулювання в значному діапазоні параметрів, від яких залежить напрямок росту кристалів і якість наплавлення.
7. При плазма-МІГ наплавленні в середовищі аргону чавунних прес-форм для формування виробів зі скла з метою підвищення їх разгаростійкості доцільно застосовувати мідно-нікелеві сплави (метал типу 20Н50Д35СР), мікролегування якого берилієм (при одночасному виключенні з його складу бора, який перешкоджає десульфурації і дефосфосфорації рідкого металу, і кремнію), різко підвищує його разгаростійкість: максимальна разгаростійкість досягається при вмісті берилію в кількості 0,052%. Отримані результати дозволили підвищити стійкість прес-форм у 1,3-1,7 разів.
8. Вперше доведена доцільність застосування способу плазма-МІГ наплавлення порошковим дротом (замість коштовного автоматичного наплавлення під шаром флюсу) для одержання жароміцного покриття з метою зміцнення роликів машин безперервного лиття заготівель. Рекомендуємо до складу шихти порошкового дроту вводити Са(ВF4)2, при вмісті якого більш 6% - процес стає стабільним без вживання додаткових заходів по його стабілізації, а процес переносу електродного металу - дрібнокрапельним, при цьому гарантоване забезпечення зниження вмісту в наплавленому металі не тільки кисню, але і сірки.Металографічні дослідження показали, що збільшення вмісту в наплавленому металі Zr до 0,44% і Ti до 0,67% приводить до здрібнювання зерна металу.
9.Експериментально встановлено,що для забезпечення рівномірної твердості по перетину наплавленого шару металу плазма-МІГ наплавлення варто вести з мінімальним кроком. З метою зменшення імовірності утворення тріщин у наплавленому шарі,наплавлення варто проводити на мінімальному струмі,що дозволяє істотно підвищити швидкість кристалізації наплавленого металу.
10. Встановлено, що при наплавленні силумінів плазма-МІГ способом доцільно в якості присаджувального матеріалу застосовувати порошкову плющенку, при цьому раціонально використовувати принцип побудови розробленої установки, заснованої на застосуванні двох неплавких електродів, які живляться від окремих джерел живлення з крутоспадною ВАХ, що забезпечує позитивну залежність приросту струму неплавких електродів від приросту струму плавкого електроду (що стабілізує довжину дуги плавкого електрода) і виражається оптимальною залежністю DIНЭ1 = DIНЭ2 = (0,3ё0,6)DIПЭ, за рахунок чого гарантоване гарне формування наплавленого валика і стабільний процес наплавлення.
11. Встановлено, що плазма-МІГ наплавлення і плазма-ТІГ зварювання є найбільш екологічно чистими процесами в порівнянні з іншими способами плазмової обробки металів на ідентичних режимах, при цьому при проведенні зварювання алюмінієво-магнієвих сплавів рекомендуємо застосовувати процес з наскрізним проплавленням на підкладці з нахилом осі плазмотрона кутом уперед (не менш 120 від вертикалі), а при проведенні плазма-МІГ наплавлення (при виборі робочих режимів) враховувати результати проведених досліджень: виділення від плавкого електрода (порошкового дроту і плющенки) ТСЗА скорочується при збільшенні витрат газу навколо кільцевого електрода і збільшенні струму полоциліндричної дуги.
12. Промислове впровадження розробок за період 2002-2005 рр. дозволило одержати економічний ефект на підприємствах у сумі біля 1,4 млн. грн.
ОСНОВНІ ПУБЛІКАЦІЇ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Макаренко Н.А., Гвоздецкий В.С. Плазменная сварка (Обзор) // Автоматическая сварка. - 2000. - №12. - С.26-30. Особистий внесок: проведення критичного аналізу основних способів плазмово-дугового зварювання плавким і неплавким електродами.
2. Макаренко Н.А., Невидомский В.А. Термические циклы при плазма-МИГ наплавке // Автоматическая сварка. - 2003. - № 1. - С. 45-48. Особистий внесок: постановка експерименту, обробка і узагальнення його результатів.
3. Макаренко Н.А., Грановский А.В., Кондрашов К.А. Улучшение технологических характеристик плазма-МИГ наплавки порошковых проволок // Автоматическая сварка. - 2001. - №6. - С.53-55. Особистий внесок: планування і проведення досліджень по стабілізації процесу саморегулювання дуги плавкого електрода, рекомендації з рафінування наплавленого металу, аналіз результатів досліджень, рекомендації з вибору режимів.
4. Чигарев В.В., Макаренко Н.А., Кондрашов К.А., Воропай Н.М. Особенности плавления электродной проволоки при наплавке способом плазма-МИГ // Автоматическая сварка. - 2001. - №8. - С.12-15. Особистий внесок: визначення впливу полоциліндричної дуги при наплавленні способом плазма-МІГ на перенос і масу краплі; на рівномірність плавлення осердя і металевої оболонки дроту. Рекомендації з можливості проведення процесу при зниженому струмі плавкого електрода без коротких замикань дугового проміжку і мінімальному проплавленні основного металу.
5. Корниенко А.Н., Макаренко Н.А. История создания и развития электрошлаковой сварки и наплавки // Автоматическая сварка. - 1999. - №9. - С.81-90. Особистий внесок: проведення аналізу ЕШЗ з метою вибору способів зварювання і наплавлення для рішення практичної задачі дисертаційної роботи.
6. Макаренко Н.А. Развитие дуговой сварки под флюсом. Ч.І. Металлургические основы, технология и материалы // Автоматическая сварка. - 1999. - №11. - С.56-63. (матеріали роботи використовувалися в огляді при виборі способу зварювання і наплавлення для рішення практичної задачі дисертаційної роботи).
7. Макаренко Н.А. Развитие дуговой сварки под флюсом. Ч.ІІ. Сварочное оборудование // Автоматическая сварка.-2000. - №4. - С.39-47. (матеріали роботи використовувалися в огляді при виборі способу зварювання і наплавлення для рішення практичної задачі дисертаційної роботи).
8. Корниенко А.Н., Макаренко Н.А., Кондрашов К.А., Грановский А.В. Универсальный источник питания для плазма-МИГ сварки и наплавки // Сварочное производство. - 2001. - № 9. - С. 25-26. Особистий внесок: розробка принципової схеми джерела живлення.
9. Корниенко А.Н., Макаренко Н.А. К 30-летию первых экспериментов по сварке в космосе // Сварочное производство. - 2000. - №1. - С.45-47. Особистий внесок: проведення аналізу різних способів зварювання і споріднених технологій з метою можливої перспективи їхнього використання в космосі.
10. Чигарев В.В., Макаренко Н.А., Кондрашов К.А., Невидомский В.А. Разработка установок для плазменных способов нанесения покрытий на массивные стальные и чугунные детали // Вісник ПДТУ. - Маріуполь: ПДТУ. - 2003. - № 13 - С. 180-184. Особистий внесок: розробка принципової схеми установки з імпульсним живленням дуги плавкого електрода.
11. Макаренко Н.А. Возбуждение дуги при плазма-МИГ наплавке // Збірник наукових праць УДМТУ. - Миколаїв: УДМТУ. - 2002. - №7 (385). - С. 46-48.
12. Чигарьов В.В., Макаренко Н.О., Кондрашов К.О., Грановський О.В. Вирішення питання зменьшення глибин проплавлення при плазма-МІГ наплавленні мідних сплавів // Вісті академії інженерних наук України. - Київ, 2004. - №3. - С.16-18. Особистий внесок: обґрунтування оптимизування складу порошкового дроту.
13. Чигарьов В.В., Макаренко Н.О., Макаренко О.О., Кондрашов К.О, Корнієнко О.М. Удосконалення устаткування для експериментального вивчення електроенергетичних характеристик дугового розряду перемінного току // Міжвузівський тематичний збірник наукових праць “Захист металургійних машин від поломок”, Випуск 8, Маріуполь: ПДТУ. - 2005. - С.224-226. Особистий внесок: удосконалення схеми експериментальної установки.
14. Чигарев В.В., Макаренко Н.А., Кондрашов К.А. Особенности разработки технологии изготовления пресс-форм, стойких к термоциклических нагрузкам // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. - Краматорськ: ДДМА. - 2000.- С. 511-514. Особистий внесок: планування і проведення досліджень по впливу полоциліндричної дуги на структуру наплавленого валика, його однорідність, аналіз результатів, рекомендації з вибору режимів.
15. Чигарев В.В., Макаренко Н.А., Кондрашов К.А. Улучшение формирования наплавленного слоя при plasma-MIG наплавке // Вісник ПДТУ. - Маріуполь: ПДТУ. - 2000. - №9. - С. 153-155. Особистий внесок: проведення досліджень, аналіз отриманих результатів.
16. Чигарев В.В., Макаренко Н.А., Кондрашов К.А. Повышение стойкости наплавленного слоя при plasma-MIG наплавке // Вісник ПДТУ. - Маріуполь: ПДТУ. - 2000. - №10. - С. 190-191. Особистий внесок: проведення досліджень, аналіз отриманих результатів, рекомендації з підвищення стійкості.
17. Чигарев В.В., Кондрашов К.А., Макаренко Н.А. Исследование плавления электродного металла и формирования валика при плазма-МИГ наплавке порошковой проволокой // Вісник ПДТУ. - Маріуполь: ПДТУ. - 2000. - №11. - С. 172-174. Особистий внесок: аналіз результатів досліджень по впливі плазмової дуги на очищення наплавленої поверхні.
18. Чигарев В.В., Макаренко Н.А., Кондрашов К.А. , Грановский А.В. Тиристорная установка для сварки легких металлов // Збірник наукових праць УДМТУ. - Миколаїв: УДМТУ. - 2001. - № 1 . - С. 100-106 . Особистий внесок: обґрунтування вибору схеми регулювання зварювального струму, визначення умов рівномірного навантаження трифазної мережі.
19. Макаренко Н.А., Кондрашов К.А. Разработка математической модели теплового процесса в порошковой проволоке при plasma-MIG наплавке // Інтегровані технології та енергозбереження. - Харків: ХДПУ. - 2000. - № 4. - С. 36-40. Особистий внесок: принципи моделювання, аналіз результатів.
20. Макаренко Н.А., Кондрашов К.А. Восстановление и упрочнение штампов и пресс-форм // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. - Краматорськ: ДДМА. - 2001.- С. 101-103. Особистий внесок: обґрунтування переваг розробленого в співавторстві плазмотрона з трифазним живленням допоміжних дуг.
21. Чигарев В.В., Макаренко Н.А., Кондрашов К.А., Грановский А.В. Разработка способа плазма-МИГ наплавки, обеспечивающего повышение несущей способности деталей и узлов металлургического оборудования // Міжвузівський тематичний збірник наукових праць “Захист металургійних машин від поломок”, Випуск 6, Маріуполь: ПДТУ. - 2002. - С.212-214. Особистий внесок: оптимизування режимів плазма-МІГ наплавлення для розробленого способу.
22. Макаренко Н.А., Грановский А.В., Кондрашов К.А., Карпенко В.В. Анализ методов улучшения эксплуатационных характеристик пресс-форм // “Удосконалення процесів і обладнання виробництва та обробки металопродукції в металургії та машинобудуванні. - Краматорск-Слов'янськ: ДДМА. - 2000.- С. 477-479. Особистий внесок: збір і статистична обробка даних, рекомендації з підвищення якості.
23. Чигарев В.В., Корниенко А.Н., Макаренко Н.А. Сварка и возрождение промышленности после Великой Отечественной войны (к 55-летию освобождения Донбасса и 130-летию со дня рождения Е.О.Патона) // Вісник ПДТУ. - Маріуполь:ПДТУ. - 2000.-№9.- С.142-146. Особистий внесок: огляд досягнень НКМЗ в області зварювання і наплавлення в другій половині ХХ століття.
24. Чигарев В.В., Корниенко А.Н., Макаренко Н.А. Вклад академика Медовара Б.И. в развитие металловедения и металлургических основ сварки // Вісник ПДТУ. - Маріуполь: ПДТУ. - 2000. - №10. - С.187-189. Особистий внесок: аналіз наукових досягнень по зварюванню хромонікелевих і жароміцних аустенітних сталей.
25. Макаренко Н.А. Наплавка чугунных пресс-форм для формовки стеклянных изделий // Вісник ПДТУ. - Маріуполь: ПДТУ. - 2002. - №12. - С.157-160.
26. Макаренко Н.А. Исследование и разработка порошковой проволоки, обеспечивающей высокую стойкость наплавленного метала к абразивному износу // Вісник ПДТУ. - Маріуполь: ПДТУ. - 2004. - №14. - С.245-248.
27. Чигарев В.В., Корниенко А.Н., Макаренко Н.А., Кондрашов К.А. Определение динамических вольт-амперных характеристик при плазма-ТИГ сварке // Вісник ПДТУ. - Маріуполь: ПДТУ. - 2005. - №15. - С.121-124. Особистий внесок: узагальнення уточнених експериментальних даних, отриманих за удосконаленою методикою.
28. Чигарев В.В., Кондрашов К.А., Макаренко Н.А., Грановский А.В. Наплавочный материал для плазменного упрочнения и восстановления пресс-форм // Вісник ПДТУ. - Маріуполь: ПДТУ. - 2002. - №12. - С.153-156. Особистий внесок: оптимизування режимів наплавлення, дослідження зварювально-технологічних показників розробленого порошкового дроту.
29. Корниенко А.Н., Макаренко Н.А., Карпенко В.В. Элементы обработки давлением у истоков сварки металлов // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. - Краматорськ: ДДМА. - 2000. - С.392-394. Особистий внесок: проведення аналізу зварювання тиском.
30. Макаренко Н.А. Разработка технологии восстановления и упрочнения рабочей поверхности оснастки для горячей обработки давлением цветных металлов // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. - Краматорськ-Хмельницький: ДДМА. - 2002. - С.547-551.
31. Макаренко Н.А. Ремонт штампов холодной штамповки // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. - Краматорськ: ДДМА. - 2005. - С.613-617.
32. Макаренко Н.А.Ремонт и упрочнение рабочей порверхности штамповой оснастки, предназначенный для горячей обработки давлением цветных металлов // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні.-Краматорськ:ДДМА-2004.-С.153-158.
33. Макаренко Н.А. Повышение технико-технологических показателей комбинированного плазменного способа наплавки с аксиальной подачей порошковой проволоки // Міжвузівський тематичний збірник наукових праць „Захист металургійних машин від поломок”, Випуск 7, Маріуполь: ПДТУ. - 2003. - С.230-233.
34. Чигарьов В.В., Макаренко Н.О., Кондрашов К.О., Грановський О.В. Нанесення наплавного зносостійкого шару при плазмовому наплавленні мідного сплаву // Вісті академії інженерних наук України. - Київ, 2005 - №1. - С.43-47. Особистий внесок: оптимизування складу порошкового дроту (зниження фосфору і сірки в наплавленому металі) і режимів наплавлення.
35.Чигарев В.В.,Макаренко Н.А.,Кондрашов К.А. Материал для износостойкой плазменной наплавки деталей, работающих в условиях трения металла о металл // Нові матеріали і технології в металургії та машинодубуванні.-2004.-№2.-С.38-40.Особистий внесок: оптимизування складу розробленого порошкового дроту з метою зниження напливів і несплавлень з основним металом.
36. Чигарев В.В., Макаренко Н.А., Кондрашов К.А., Грановский А.В. Плазма-МИГ сварка и наплавка коррозионностойких сплавов // Збірник наукових праць УДМТУ. - Миколаїв: УДМТУ. - 2003. - №5(391). - С.31-39. Особистий внесок: аналіз сучасних засобів боротьби з межкристалітною корозією при зварюванні високолегованих сталей; обґрунтування і оптимизування складу шихти по хрому.
37. Чигарев В.В., Макаренко Н.А., Кондрашов К.А., Грановский А.В. Разработка материала для плазменной сварки бронзы // Збірник наукових праць УДМТУ. - Миколаїв: УДМТУ. - 2003. - №6(392). - С.30-39. Особистий внесок: критичний аналіз способів зварювання бронз, дослідження технологічних показників розробленого порошкового дроту, рекомендації з їхнього поліпшення.
38. Макаренко Н.А. Разработка наплавочного материала, стойкого к термоциклическим загрузкам // Збірник наукових праць УДМТУ. - Миколаїв: УДМТУ. - 2003. - №8(396). - С.47-54.
39. Чигарев В.В., Кондрашов К.А., Макаренко Н.А., Грановский Н.А. Плазменная наплавка с аксиальной подачей порошковой плющенки ходовых колес гусеничных тракторов // Вісник ХНТУСГ ім. П.Василенка.-Харків:ХНТУСГ.-2005.-№39.- С.92-96. Особистий внесок: оптимизування струмів плазмових дуг неплавких електродів з метою зменшення розбризкування металу.
40. Макаренко Н.А., Невидомский В.А., Грановский Н.А. Разработка порошковой проволоки для наплавки роликов МНЛЗ с помощью плазма-МИГ процесса // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В.Даля. - Луганськ: СНУ. - 2002. - №7(53). - С.79-84. Особистий внесок: оптимизування складу шихти порошкового дроту з метою зменшення змісту в наплавленому металі кисню і сірки, рекомендації з їхнього зменшення.
41. Макаренко Н.А. Определение экологических аспектов плазма-МИГ наплавки порошковой проволокой//Інтегровані технології та енергозбереження.-Харків:ХДТУ.-2002.- №1. - С.94-98.
42. Чигарев В.В., Макаренко Н.А. О некоторых особенностях плазменной сварки и наплавки плавящимся и неплавящимся електродами // Збірник наукових праць УДМТУ. - Миколаїв: УДМТУ. - 2006. - №3(408). - С.85-90. Особистий внесок: дослідження стійкості горіння дуги і стійкості вольфрамового електроду при зварюванні алюмінієвих сплавів у залежності від густини струму; узагальнення результатів наукової новизни, викладених у дисертаційній роботі, рекомендації з поліпшення якості наплавленого металу.
43. Макаренко Н.О., Кондрашов К.О., Грановский М.О., Перейма В.В. Розробка установки для плазмового наплавлення алюмінієвого сплаву // Вісник СДПУ. - Слов'янськ: СДПУ. - 2006. - №2. - С.45-52. Особистий внесок: розробка принципової схеми плазмотрона під плющенку, проведення досліджень по стабілізації процесу наплавлення плющенкою.
44. Макаренко Н.А. Определение основных закономерностей теплового энергетического баланса и электроэнергетических характеристик плазма-ТИГ процесса // Міжвузівський тематичний збірник наукових праць „Захист металургійних машин від поломок”, Випуск 8, Маріуполь: ПГТУ. - 2005. - С. 264-267.
45. Патент Україна 41617 МКІ В23К9/16 Спосіб плазмо-дугового наплавлення / Чигарьов В.В., Макаренко Н.О., Кондрашов К.О., Грановський О.В. - Заявл. 07.11.2000.№ 2000116281; Опубл. 17.09.2001. Реєстр винаходів 2001, № 8. - 4 с. Особистий внесок: розробка принципової схеми установки.
46. Патент Україна № 41618 МКІ В23К9/00 Зварювальна установка / Чигарьов В.В., Макаренко Н.О., Кондрашов К.О., Грановський О.В - Заявл. 07.11.2000. №2000116282; Опубл. 17.09.2001. Реєстр винаходів 2001, № 8.- 4 с. Особистий внесок: обґрунтування і рекомендації з вибору трансформатора.
47. Патент Україна №47627А МКІ В23К10/10 Установка плазмового наплавлення / Чигарьов В.В., Макаренко Н.О., Кондрашов К.О., Грановський М.О. - Заявл. 15.05.2001 №2001053573; Опубл. 15.07.2002. Реєстр винаходів 2002, № 7. - 4 с. Особистий внесок: рекомендації з вибору конструктивних особливостей установки з метою забезпечення непрожогу оболонки порошкового дроту.
48. Патент УкраЇна №48383А МКІ В23К9/16 Установка для плазмового зварювання и наплавлення / Чигарьов В.В., Корнієнко О.М., Макаренко Н.О., Грановський О.В., Кондрашов К.О. - Заявл. 28.05.2001 №2001053575; Опубл. 15.08.2002. Реєстр винаходів 2002, № 8. - 5 с. Особистий внесок: доробка конструкції установки, розробленої в співавторстві.
49. Патент Україна №58462А МКІ В23К9/04. Установка для плазмового наплавлення / Чигарьов В.В., Макаренко Н..О., Кондрашов О.В., Грановський О.В., Грановський М.О. - Заявл. 24.12.2002 №20021210534; Опубл. 15.07.2003. Реєстр винаходів 2003, № 7. - 5 с. Особистий внесок: доробка конструктивних особливостей різних вузлів схеми керування тиристорами з метою забезпечення одержання крутоспадної характеристики.
50. Порошковая проволока: А.с. 1394608 СССР, МКИ В23К35/368 / В.М.Карпенко, А.Н. Корниенко, Н.А.Макаренко, А.В.Грановский (СССР). - №4119864/34-27; Заявл. 30.06.86; Опубл. 30.06.88, Бюл. 12. - 4 с. Особистий внесок: дослідження впливу введення до складу шихти порошкового дроту фтористого барію на формування наплавленого шару (зменшення його пористості) при зварюванні і наплавленні алюмінію.
51. Порошковая проволока для плазменной наплавки с аксиальной подачей плавящегося электрода: А.с. 1545430 СССР, МКИ В23К35/368 / В.Т.Катренко, П.А.Гавриш, А.В.Грановский, Н.А.Макаренко (СССР). - №4448412/31-27; Заявл. 27.06.88; Опубл. 30.08.90, Бюл. №12 - 4 с. Особистий внесок: обґрунтування і оптимізація порошкового дроту з метою зниження глибини проплавлення.
52. Макаренко Н. А. Плазмово-дугове зварюванння: технологічні особливості і економічні аспекти // Тр. Междунар. Конф. “Сварка и родственные технологии 2002”. - Киев: ИЭС им.Патона, 2002. - С. 35.
53. Макаренко Н.А. Разработка и исследование наплавочного материала для плазменной наплавки алюминия // П Всеукраинская науково-технічна конференція молодих вчених та спеціалістів “Зварювання та суміжні технології”. - Київ: ІЕЗ ім. Патона, 2003. - С.64.
54. Макаренко Н.А. Методика исследования силового воздействия плазменно-газового потока // Труды Международной конференции “Современные проблемы сварки и ресурса конструкций”. - Киев. - 2003. - С.42.
55. Макаренко Н.А. Плазменно-дуговая наплавка силуминовых поршней двигателей внутреннего сгорания // Труды 9-й Международной научно-практической конференции “Организация и технологии ремонта машин, механизмов, оборудования”. - Киев. - 2001. - С.67.
Примітка: Крім того, здобувачем отримано (у співавторстві) 9 авторських посвідчень СРСР на винахід (період 1986-1991рр.), які додатково висвітлюють дану дисертаційну роботу. Це: А.с. №№1582491, 1575477, 1598361, 1582528, 1600180, 1676175, 1598362, 1564879, 1540173.
АННОТАЦИЯ
Макаренко Н.А. “Развитие научных и технологических основ плазменной сварки и наплавки плавящимся и неплавящимся электродами” - Рукопись.
Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 05.03.06 “Сварка и родственные технологии” - Приазовский государственный технический университет, Мариуполь, 2006 г.
Диссертационная работа посвящена разработке научных и технологических основ плазменных процессов сварки и наплавки плавящимся и неплавящимся электродами, принципов построения устройств для их практической реализации. Совокупность научных положений и технических разработок, представленных в диссертации, составляет решение важной научно-прикладной проблемы создания высокоэффективных способов плазменной обработки материалов, что позволяет путем разработки и внедрения эффективных мероприятий по совершенствованию технологических процессов изготовления различных деталей, включая применение оптимальных (форсированных) параметров режимов сварки (наплавки) и параметров легирования плавящегося электрода, достичь существенного повышения качества изделий и их эксплуатационной долговечности с одновременным повышением производительности процесса.
Исследованы физические процессы в плазменной дуге, горящей в среде аргона. Приведены результаты исследований устойчивости ее горения и стойкости вольфрамового электрода при сварке алюминиевых сплавов плазмотроном на переменном токе в зависимости от плотности тока. Определены условия образования в столбе дуги яркосветящегося ядра, диаметр которого и длина зависят от плотности тока. Установлено влияние плотности тока на изменение формы вольфрамового электрода и его стойкость. При плотности тока менее 36,8 А/мм2 форма рабочего торца электрода из сферической трансформируется. При снижении плотности тока (примерно в два раза) на сфере появляется острие, а при дальнейшем его уменьшении появляется кратер. Снижение плотности тока примерно до 7 А/мм2 ведет к частичному оплавлению вольфрамового электрода, отсутствию в столбе дуги ядра и интенсивному протеканию процесса разрушения вольфрамового электрода, которое обнаруживается по резкому увеличению вольфрамовых включений в наплавленном валике. Установлены оптимальные форсированные режимы, при которых обеспечено получение высокого качества наплавленного валика с одновременной высокой стойкостью вольфрамового электрода.
С помощью усовершенствованной методики определения силового воздействия плазменной дуги на основной металл выполнена оценка его величин. Установлено: при плазма-ТИГ процессе на переменном токе с полным проплавлением основного металла силовое воздействие дуги составляет (5…7).10-2 Н, что позволяет оптимизировать режимы плазма-ТИГ сварки и наплавки, уменьшить глубину проплавления основного металла при плазма-ТИГ наплавке до 0,3-0,6 мм.
Установлено, что доминирующим параметром влияния полоцилиндрической плазменной дуги на характер переноса электродного металла при плазма-МИГ процессе является изменение конусной формы перешейка формирующейся капли. Установлена зависимость длины конического перешейка от величины тока плазменной дуги: с увеличением тока плазменной дуги с 150 до 300А происходит удлинение конуса от 0,5-1 мм до 1,5-2,0 мм. Установлена закономерность плавления оболочки и сердечника порошковой проволоки при плазма-МИГ процессе.
С помощью разработанной методики определены термические циклы при плазма-МИГ процессе. Определена суммарная зависимость плотностей тепловых потоков от плазменной дуги и дуги плавящегося электрода с целью регулирования тепловложения в изделие путем выбора необходимых для оптимального предварительного подогрева поверхности параметров режима наплавки.
Установлены закономерности саморегулирования длины дуги плавящегося электрода при плазма-МИГ наплавке порошковой плющенкой с применением разработанного двуханодного плазмотрона. Установлено, что эффективность процесса саморегулирования длины дуги плавящегося электрода (порошковой плющенки) при плазма-МИГ процессе повышается путем обеспечения регламентированной взаимозависимости прироста тока плазменной дуги от прироста тока дуги плавящегося электрода, составляющей DIплазм = (0,3ё0,6)DIПЭ, что приводит к стабилизации процесса наплавки.
С помощью разработанной математической модели плазма-МИГ процесса, использованной для аналитического выбора оптимального состава шихты порошковой проволоки, разработана гамма порошковых проволок, обеспечивающих не только заданный состав и качество наплавленного металла, но и расширяющих диапазон режимов стабильного протекания плазма-МИГ процесса.
Результаты исследований по уточнению электроэнергетических характеристик были учтены при разработке конструкций плазмотронов под различные виды наплавочных материалов (порошковую проволоку, плющенку) и установок, обеспечивающих стабильность процесса наплавки и высокое качество наплавленного металла. Определен механизм валовых выделений сварочных аэрозолей и влияние параметров режима плазма-МИГ наплавки порошковой проволокой на выделение аэрозоля.
Проведено промышленное внедрение разработок. С учетом проведенных исследований было изготовлено оборудование и порошковые проволоки, которые внедрены: на “АИЗ-Энергия” (г. Славянск), на Агрофирме “Шахтер” ОП “Шахта им. Засядько” (г. Славянск), на ГП “УкрНИИМеталлургМаш” (г.Славянск). Экономический эффект составил 1382000 грн. Материалы диссертационной работы используются кафедрами сварочного производства: Донбасской государственной машиностроительной академии (г.Краматорск) и Приазовского государственного технического университета (г.Мариуполь) в рамках преподавания специальных дисциплин.
Ключевые слова: плазма-ТИГ процесс, плазма-МИГ процесс, стойкость вольфрамового электрода, термические циклы, силовое воздействие дуги, саморегулирование дуги, экология.
АНОТАЦІЯ
Макаренко Н.0. “Розвиток наукових і технологічних основ плазмового зварювання і наплавлення плавким і неплавким електродами” - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.03.06 “Зварювання і споріднені технології” - Приазовський державний технічний університет, Маріуполь, 2006р.
Дисертаційна робота присвячена розробці наукових і технологічних основ плазмових процесів зварювання і наплавлення плавким і неплавким електродами, принципам побудови пристроїв для їхньої практичної реалізації. Сукупність наукових положень і технічних розробок, представлених у дисертації, складає рішення важливої науково-прикладної проблеми створення високоефективних способів плазмової обробки матеріалів, що дозволяє шляхом розробки і впровадження ефективних заходів щодо удосконалювання технологічних процесів виготовлення різних деталей, включаючи застосування оптимальних (форсованих) параметрів режимів зварювання (наплавлення) і параметрів легування плавкого електроду, досягти істотного підвищення якості виробів і їхньої експлуатаційної довговічності з одночасним підвищенням продуктивності процесу. Досліджено фізичні процеси в плазмової дузі, яка горить у середовищі аргону. За допомогою розробленої методики визначені термічні цикли при плазма-МІГ процесі. Визначено сумарну залежність густин теплових потоків від плазмової дуги і дуги плавкого електроду з метою регулювання тепловложення у виріб шляхом вибору необхідних для оптимального попереднього підігріву поверхні параметрів режиму наплавлення. Встановлено закономірності саморегулювання довжини дуги плавкого електроду при плазма-МІГ наплавленні порошковою плющенкою із застосуванням розробленого двуханодного плазмотрону. Проведено промислове впровадження розробок. Фактичний економічний ефект склав близько 1400000 грн. Матеріали дисертаційної роботи використовуються кафедрами зварювального виробництва у рамках викладання спеціальних дисциплін.
Ключові слова: плазма-ТІГ процес, плазма-МІГ процес, стійкість вольфрамового електрода, термічні цикли, силовий вплив дуги, саморегулювання дуги, екологія.
SUMMARY
плазмовий зварювання наплавлення електрод
Макаrеnко N.А. " Development of scientific and technological bases of plasma welding both buildup by electrodes " - Manuscript.
Dissertation on competition of a scientific degree of the doctor of engineering science on a speciality 05.03.06" Weldings and related technologies " - Preazovsky State Technical University, - Ministry of Education and Sciences of Ukrain, Mariupol, 2006.
Dissertation the work is devoted to development of scientific and technological bases of plasma processes of welding both buildup by electrodes, principles of construction of devices for their practical realization. The set of scientific rules and technical development submitted in the dissertation, makes the decision of the important scientific - applied problem of creation of highly effective ways of plasma processing of materials, that allows by development and introduction of effective measures on perfection of technological processes of manufacturing of various details, including application of the optimum parameters of modes of welding and parameters an electrode, to reac essential increase of quality of products and their operational durability with simultaneous increase of productivity of process. The physical processes in a plasma arch burning in environmen are investigated. The results of researches of stability of burning and stability an electrode are given at welding aluminium alloys an alternating current depending on density of a current. With the help of the advanced technique of definition of power influence of a plasma arch on the basic metal the estimation of his sizes is executed. With the help of the developed technique the thermal cycles are determined at a plasma - MIG process. The results of researches on specification of the electropower characteristics were taken into account by development of a design плазмотронів under various kinds of materials and installations ensuring stability of process наплавлення and high quality of metal. The mechanism total виділень of welding aerosols and influence of parameters of a mode a plasma - MIG buildup by a powder wire on allocation is determined. The industrial introduction of development is carried out.
Key words: plasma - TIG process, plasma - MIG process, stability an electrode, thermal cycles, power influence of an arch, self-regulation of an arch, ecology.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Моніторинг зварних з'єднань за електричними показниками дуги при зварюванні в середовищі інертних газів неплавким електродом. Дефекти, котрі можуть виявитись під час зварювання. Аналіз процесу зварювання. Переваги способу зварювання неплавким електродом.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 15.01.2010Характеристика зварювання сталей, чавуну і кольорових металів. Сплави алюмінію: алюмінієво-марганцевисті, алюмінієво-магнієві, алюмінієво-мідні і алюмінієво-кремнисті. Наплавлення швидкоспрацьовуваних поверхонь. Зварювання залізо-нікелевими електродами.
реферат [35,6 K], добавлен 06.03.2011Методи технологічного процесу і режими зварювання: вугільним, графітовим і вольфрамовим електродом та порошковим дротом. Характеристика газів і обладнання для з'єднання металічних частин неплавкими електродами, необхідні інструменти для проведення робіт.
дипломная работа [3,0 M], добавлен 01.02.2011Особливості технології зварювання плавленням металоконструкцій. Способи зварювання сталі: ручне електродугове зварювання, напівавтоматичне зварювання в СО2. Порівняльний аналіз конструктивних, технологічних та економічних факторів технології зварювання.
реферат [412,4 K], добавлен 13.12.2011Основи енергозберігаючих технологій заморожування і низькотемпературного зберігання плодоовочевої сировини. Математичне моделювання технологічних процесів заморожування з застосуванням теоретично визначених теплофізичних характеристик плодів і овочів.
автореферат [2,0 M], добавлен 23.03.2013Вплив домішок на властивості міді, її фізичні та механічні властивості. Вибір способу зварювання. Ручне дугове зварювання графітовим електродом. Зварювання під флюсом. Механічні властивості дроту. Розроблення зварювальних кромок. Термічна обробка.
контрольная работа [228,7 K], добавлен 16.06.2016Визначення і класифікація легованих сталей. Характеристики, призначення, будова та принцип дії установок плазмового зварювання, способи усунення несправностей. Дугове електричне та повітряно-дугове різання металів та їх сплавів, апаратура та технологія.
дипломная работа [322,3 K], добавлен 19.12.2010Вибір обладнання для зварювання кільцевих швів теплообмінника і його закріплення на обладнанні. Перевірочний розрахунок найбільш навантажених вузлів пристрою. Розробка схеми технологічних процесів для виготовлення виробу і визначення режимів зварювання.
курсовая работа [401,7 K], добавлен 28.01.2012Передові прийоми і прогресивні технології зварювання, високопродуктивні способи зварювання. Аналіз зварної конструкції. Вибір обладнання і пристосування, підготовка матеріалів до зварювання. Техніка дугового зварювання та контроль якості зварювання.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 25.03.2016Технологічний процес зварювання кронштейнів. Вибір технологічних баз та базування заготовок. Способи та режими зварювання. Обґрунтування вибору та розрахунок несучих конструкцій, упорів, опор та притискачів розроблюваної складально-зварювальної оснастки.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 18.12.2014Класифікація ферм: мостів, покриття, з паралельними поясами, полігональні, арочні, трикутні. Вузли ферм з решіткою із парних кутників. З'єднання труб, підготовлене для зварювання. Запровадження нових способів зварювання у середовищі захисних газів.
контрольная работа [386,3 K], добавлен 04.05.2014Дослідження процесу зварювання під час якого утворюються нероз'ємні з'єднання за рахунок сил взаємодії атомів (молекул) в місці, де з'єднуються матеріали. Зварювання плавленням і зварювання тиском (пластичним деформуванням). Газове зварювання металів.
реферат [467,9 K], добавлен 21.10.2013Автоматичне і напівавтоматичне дугове зварювання, переваги; характеристика флюсів. Будова зварювальних автоматів. Особливості дугового зварювання в захисних газах. Технологія електрошлакового зварювання, якість і продуктивність; промислове застосування.
реферат [1,5 M], добавлен 06.03.2011Основні характеристики зварювання - процесу утворення нероз'ємного з'єднання між матеріалами при їх нагріванні. Класифікація і види зварювання. Вимоги до якості технології процесу зварювання. Маркування, транспортування і зберігання зварювальних апаратів.
курсовая работа [181,1 K], добавлен 02.12.2011Історія розвитку зварювання. Діаграма технологічної пластичності жароміцних нікелевих сплавів. Суть, техніка та технологія дифузійного зварювання. Вплив температури на властивості з'єднань при нормальній температурі сплавів. Процес дифузійного зварювання.
реферат [1,3 M], добавлен 02.03.2015Основні стадії процесу зварювання. Види газокінетичних перерізів, особливості термічної іонізації та рекомбінації. Способи зменшення розбризкування металу при зварюванні електродом. Технологія дифузійного зварювання у вакуумі з радіаційним нагрівом.
контрольная работа [112,1 K], добавлен 13.12.2011Кисень і ацетилен, їх властивості і одержання, транспортування і зберігання. Вибір і підготовка зварювальних матеріалів. Апаратура, устаткування для газового зварювання. Будова ацетиленово-кисневого полум'я. Особливості і режими зварювання різних металів.
курсовая работа [917,2 K], добавлен 21.04.2013Технологічний процес виготовлення ножа для бульдозера. Підготовка деталей до зварювання. Основні небезпеки при зварюванні. Захист від ураження електричним струмом. Основи теорії дугоконтактного зварювання: обладнання, технологія. Зразки з'єднань труб.
курсовая работа [7,6 M], добавлен 12.09.2013Параметри режиму електродугового наплавлення. Хімічний склад сталі. Вибір схеми розрахунку. Потужне швидкодіюче джерело тепла. Параметри зварювальної ванни. Обчислення температур в період неусталеного теплового режиму. Термічний цикл точки нагріву.
курсовая работа [85,2 K], добавлен 05.08.2011Характеристика сталі Вст3пс, елементи, які входять до її хімічного складу. Порівняння зварювання з іншими видами з'єднань. Технічні умови на виготовлення зварної конструкції. Вибір способу та режиму зварювання. Зварювальний напівавтомат А-547У.
курсовая работа [42,2 K], добавлен 10.11.2010
