Тема: Исследование структуры и механических характеристик металла, наплавляемого дугой комбинированного действия

В процессе эксплуатации машин и механизмов их детали зачастую работают в жестких условиях контактирования с высокотемпературными газами, различными агрессивными средами и абразивными веществами, вызывающими интенсивную коррозию или износ поверхности. По мере повышения скорости действия машин, увеличения их размеров и производительности условия работы поверхности деталей становятся все более жесткими. В связи с этим возникаем необходимость применения специальных мер, обеспечивающих повышение жаропрочности, коррозионной стойкости, износостойкости и других и других важных свойств поверхности материалов.
Увеличение размеров оборудования, повышение его быстродействия и производительности также сопровождается ужесточением условий работы его узлов и механизмов.
Применение технологии улучшения свойств поверхности материалов расширяет перспективу проектирования и производства различного оборудования с более высоким уровнем эксплуатационных показателей, что, в свою очередь, позволяет сократить потребление энергии и повысить производительность труда в различных отраслях промышленности.
Часто оказывается целесообразней все изделие изготавливать из более дешевого и достаточно работоспособного металла для конкретных условий эксплуатации и только на поверхностях, работающих в особых условиях, иметь необходимый по толщине слой другого материала. Такой путь представляет значительные резервы экономии сырьевых ресурсов.
Эти задачи могут быть успешно решены применением наплавки как способа поверхностного упрочнения материалов. Современные достижения в разработке у усовершенствования оборудования позволили значительно улучшить эксплуатационные свойства наносимых покрытий. Это особенно важно в условиях экономии сырья и повышения эффективности использования энергии.
Расширение возможностей управления химическим составом сварных швов и повышение их однородности является одними из важнейших задач современной техники. Весьма перспективным направлением решения этих задач является использование для наплавки и сварки комбинации дуг прямого и косвенного действия. В работе [1] был исследован такой вариант сварки применительно к сжатой сварочной дуге в среде аргона. В плазмотроне при генерации сжатой дуги прямой полярности использовался вольфрамовый электрод, а «свободная дуга косвенного действия горела между неплавящимся электродом и электродной проволокой-анодом. Обе дуги питались и устойчиво работали от сварочного генератора с помощью включения в цепи электродов двух балластных реостатов» [1]. Однако в дальнейшем данный способ не получил особого развития, причиной чего, возможно, является относительно высокая сложность его реализации в условиях плазменной сварки.
Такая схема сварки или наплавки создает предпосылки устранения наиболее серьезных недостатков дуги в инертных газах с неплавящимся электродом с подачей присадочной проволоки: низкого коэффициента наплавки присадочной проволоки и его нестабильности. Анализ литературных данных по скорости подачи присадочной проволоки показывает, что она в несколько раз меньше, чем в дуге с плавящимся электродом [2]. Небольшие изменения положения конца проволоки относительно столба дуги и сварочной ванны могут приводить к существенным изменениям скорости ее расплавления. В данной работе исследовался процесс наплавки комбинацией свободных дуг прямого и косвенного действия по схеме, аналогичной схеме работы [1].
Сущность способа заключается в том, что дуга прямого действия горит с неплавящегося вольфрамового электрода-катода на изделие, и с него же вторая дуга горит на плавящийся электрод-анод. Дуга прямого действия осуществляет проплавление основного металла, а дуга косвенного действия только электродного. Раздельное регулирование тепловой мощности в основной и дополнительный металлы позволяет изменять соотношение объемов их расплавления, и, следовательно, сводить долю участия основного металла в наплавленном слое до минимума. Однако многие вопросы, связанные с возможностью получения стабильного процесса сварки с совместным использованием свободных дуг находящихся вблизи друг друга, совершенно не изучены.
Поэтому целью данной работы является повышение качества наплавленного слоя за счет создания процесса раздельного регулирования производительности расплавления основного и дополнительного металлов.
Купить

Цель данной магистерской диссертации заключалась в повышении качества наплавленного слоя за счет создания процесса раздельного регулирования производительности расплавления основного и дополнительного металлов. В работе удалось впервые разработать стабильный процесс наплавки с использованием комбинации свободных дуг прямого и косвенного действия, несмотря на сложности, возникающие из-за магнитного взаимодействия дуг.
Как правило, речь идет о необходимом количестве наплавленного металла при минимальном расплавлении основного металла, что хорошо и для сварки и для наплавки, за исключением тех случаев, когда в расплавленном слое требуется определенное процентное соотношение этих металлов. Предлагаемый способ с регулируемым распределением тепловложения позволяет получить не только наплавку с минимальным термическим воздействием на металл детали, но и получить необходимое количество наплавленного металла при необходимой степени расплавления основного металла или наоборот. Проведенные исследования показали перспективность данного способа в использовании как при автоматизированной, так и при ручной механизированной наплавке.
Одним из направлений совершенствования процесса наплавки является использование пульсирующих дуг со смещением фазы пульсаций. Необходимо также разработка методики расчета режимов наплавки по заданным размерам наплавляемого шва. Для этого необходимо использовать как известные формулы для расчета температур в наплавляемом теле, так и разработка методики, учитывающей поперечные колебания сварочной горелки. Ещё одним направлением исследований для совершенствования способа является решение проблем стабилизации переноса расплавленного электродного металла в различных пространственных положениях сварочной горелки.
Купить