автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Особенности природы образования зоны отбела при дуговой наплавке чугуна стальной проволокой и разработка технологических мероприятий по ее регулированию

; ' ; ОД .

1 з ФЕВ $15

КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНА ІКСТШТ

Ка правах рукопису

Всьігів Василь Ииколайович

УД{ С21.791.92 : 6Є9

ОСОБЛИВОСТІ ПРИРОДИ УТВОРИШ ЗОНИ ВЇДБЇЛУ ПІД ЧАС ДУГОВОГО НАПЛАВЛЕННЯ НА ЧАВУН СТАЛЕВОГО ДРОТУ ! РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЧНИХ ЗАХОДІВ її РЕГУЛЮВАННЯ

Спеї^альнїсть 05.03.06 - "Технологія і машини

зварювань но туз виробництва"

Автореферат •

дисертація. !а здобуття вченого ступеня кандидата технгчкік наук

Київ-1994

Дисертад;р с рукопис Рсбстз виконана в Дзрчавксцу унізерситеті "Львівська політехнік

іпу:-ов;:П керівник: - кандидат технічних наук, доцен-ї

. Палай В.М.

Офіційні опоненти: - доктор технічних наук, професор

• Кулнецов В.Д.

-■ кандидат технічних наук Метлицький В.О. ■

Провідне підприємство: - ВДІ "Агротехсервій" ‘ ' • .

• Захист відбудеться " 20 " литого 1995р. о 15 годиі на засіданні спеціалізованої вченої ради,К 068.14.13 в Київської політехнічному інституті, корп. 23, ауд. 323.

З дисертацією можна ознайомитись в науково-технічній біблі 0ТЄЦІ Інституту. - ' ' ; ~

1 . Автореферат розісланий " ", ... -..199 -‘р*

Вчений секретар

спеціалізованої вче-—шї_рада---------- ----.—

:::гко€7дг

ЗАГАЛЬНА ХАРЛГГСЖЖ PCZOTA

. Актуальність те:л. Я::^ідсмс, чавун з сучасній. промисловості е. одни:,: іл основних к%нструкц:":г>г;: матеріалів. На Пего частку прнпадаз більз» ЗСЗ всьсгс лкварнсго виробництва.

Для усунення дефектів в чл.вункзс еідлйзклх, при ремо:-ггі зношених де-ілеП, під vac виготовлення зварних конструкція - широко застосогугать різні ззарішзльні процесі;. Існує багато способів зварювання та наплавлення чавунів, котрі відрізаються за технологічними ознаками, якісними характеристика:".! наплавленого металу і з парного з "єднаная вцілсіг.' , ' '

, Розробки ефективних способів яварзвання, які забезпе-ЧУїзтї» щільність і міцність з"єднання, грунтуються на використанні, для зварювання матеріалів на основі кельерових металів

- це в першу чергу нікеля, а. таксд міді, ванадій та ікшх. А як відомо,; наданій, час ці матеріали е дорогими і дефіцит ким.

А от, п;одо виконання робіт по відновллвальному оапдаз-ленш, де вимоги е.'децо яиичими, перспективній! буде використання недорогих і пошраних матеріалів - стальних маловугле-цевих дротів. Істотнім недоліком способу наплавлення чавунних деталей стальним маловугдецевии дротом без попередньо о підігріву з виникнення в зоні сплавлення і шві твердих- малоп-.ас-тичних структур, які часто приводять до виникнення тріщин. Особливо кз баяанйи е утворення зони відбілу, метал якої по • структурі відповідає білету чавуьу. ,

чдя досягнення якісного стального поверхневого шару, що задовільно обробляється на поверхні чавунних деталей, виниклг необхідність розробити технологічні заходи регулювання утворення зони відбілу. ____________________

Дсспідаеннягпо використанню дія наплавлення чавуну сталь- ' ним маю вуглецевим дротом в середовищі активних газів, які Пр0_ водились на кафедрі зварювального виробництва Державного уні- . верситету "Львівська політехніка”, ползали перспективність цього механізованого способу.• y.v: *

Кета рсботп. На ос :ові дослідження факторів, які впливають на утворення зони відбілу під час дугового наїлавленкя чавуну стальним маловуглецевим дротом в газових середовищах, розширити-уявлення про природу утворення і виявити шляхи технологічного впливу- ка ї'Г рсзміри,. ' _ ■ ■.

Для досягнення цієї мети необхідно було виріиіги такі питання: ' .

- розробити модель для розрахунку на.ЕОМ товщини при-

стінного шару розплаву, який виникає.в зварювальній ванні під час наплавлення чавуну; .

- встановити склад пристінної ділянки розплаву;

- встановити умови підплавлення чавуцу в процесі крис-

т'тіяації стальної зварювальної0ванни; ■ ■ .

- дослідити вплив параметрів процесу дугового наплавлення чавуцу стальним дротом в газових середовищах,- а також хімічного складу /вмісту ві і Мп/ чавуну, дроту і графітних включень на зону відбілу;

- розробити технологій і техніку холодного дугового наплавлення чавунних деталей стальним маловуглецевим дротом

з метоп отримання мінімальної зони відбілу при задовільному формуванні наплавлених валиків.

_ Методи дослідження. Тонкі дослідження структури чавунів і зварних' швів проводили: методом оптичної металографії, мікрорентгенсспектрального-аналізу на установці "САМЕВАХ", а такси на спеціально сконструйованій установці для замірів локальної контактної ТЕРС на основі мікротвердоміру ІМГ-3.

Заміри твердості і мікротвердості виконували із застосуванням стандартних методик.

Поверхневий натяг розплавів оцінювали методом "ледачої краплі".

Під час опису математичних моделей процес і'в кристалізації зварювальної ванни, руху розплаву в ній використовували: метод сіток, метод найменших квадратів, метод штрафних . функцій, метод градієнтного спуску. .

--------Результати вимі рювань“оброблялись'методами математичної статистики.

Наукова новизна. В результаті розрахунків отримана уявна закономірність для визначення розмірів нерухомого шару , розплаву, яка полягає у використанні підходу з позицій гідродинаміки, згідно якоҐ не весь розплавлений метал приймає участь у русі від сил, що діють на нього. На меяі з основним металом у звар-звальній ванні розплав є практично нерухомим і в ньому може зберігатися склад чавуну до закінчення процесу первинної кристалізації. - • ^ -

Показано, що після кристалізації, ділянка нерухомого шару розплаву складається з двох зон: зони відбілу і зони яміннного хімічного складу високовуглецевої сталі. Особливість полягає з наступному: у відбілі кількість ледебуриту різко зменшується, а продуктів розпаду аустеніту зростає. Поступово чавун у цій ділянці переходить у сталь З ХІМІЧНИМ складом наплавленого валика. ~

; Встановлено, що можливе підплавлення основного металу ПІД час кристалізації стальної зварювальної ванни, при зварюванні чавуцу на великих погонних енергіях, коли тепловий потік зі сторони валика перевищує теплових потік в твердому металі. Так для сірого чавуну С4 20, при використанні схеми лінійне джерело, що швидко рухається по поверхні тонкої пластини $-> 4000 ^2. , -

Вивчені закономірності впливу на розміри зони відбілу: величини графітних вклю .ень, складу компонентів гадових сумішей. ' '

Тонкі і витягнені ПЛЯСЇИШ графіту швидко розчиняються під дією термічного циклу зварювання і не створюють суттєвих перепон на шляху руху розплаву. Виключення складають лише грубі пластини графіту, які сприяють зростанню розмірів відбілу.

: Вивчені закономірності впливу:складу газових сумішей

навеличину і характер відбілу дозволили виявити оптимальний їх склад. ,

Практичне значення і впровадження. На основі отр.ла-ної формули для розрахунісу товщини пристінного шару та встановленого взаємозв'язку її а параметрами дугового наїьавлен-_на»_розроблена номограма длл-визначеннй-оптимальних, -а - то^ки асру утворення мінімальних розмірів зони відбілу /при задовільному формуванні валиків/, режимів НаплавйеКНй чавуну стальним дротом в окиолюваяьних гааових середовищах.

На основ? отриманої номогрсми розроблений 1 впровадке-иий техног гічний процес відновлення чавунних деталей на ряді ремонтно-транспортних підприємств. Сумарний економічний ефект від впровадження результатів розробок у 1988р. стако-|ить 26 тисяч 450 крб. ,

Представлення результатів роботи. Основні положення роботи доповідались ка науково-технічних конференціях: "Применение наплавочных работ в сельском хозяйстве" /м.Київ, тов. "Знання" І9С5р,/, "Экономия материальных энергетических и ‘ трудовых ресурсов в сварочном производстве" /м.Челябінськ, 1986р,/, "Пути повы2ения эффективности процессов сварки и пайки" /и.Ліпсцьк, 1967р./, "100-летие изобретения сварки по методу Славянова Н.Г. и современные проблемы развития сварочного производства" /м.Пермь» Ї988р./, 1-й міжнародний симпозіум українських інкенерів-механіків у Львові /м.Львів, 1993р./.

Публікації. По темі дисертації опубліковано II друкованих праць. , .

Об"см і структура роботи. Дисертаційна робота складається з вступу і чотирьох розділів, загальних висновків і додатка. Вона має 143 сторінки машинописного тексту, 48 рисунків, 12 таблиць, список; літератури має 130 найменувань.

У вступі обгрунтовано актуальність теми, подається коротка анотація роботи.

В першому розділі проведено аналіз літературних джерел про сучасний стан проблеми у/щзроння відбілу під час дугових способів зварювання і наплавлення чавунів ,, сформульована мета і основні завдання роботи.

В другому розділі подається вибір матеріалів-» а танок методик і методів дослідження.

В третьому розділі подається вивід формули для визначення розмірів пристінного шару розплаву у зварюванній ванні, як у випадку ламінарного, *ак і турбулентного руху. Визначається склад і структурні особливості цього пристінного виру__ "Після"процесу кристалізації.Тозглядається можливість розширення зони відбілу за рахунок додаткового оплавлення основного металу чавуцу під час кристалізації стальноТ частини зварювальної ванни. ,

В четвертому розділі розглядаються технологічні розробки, результати впровадження у виробництво. . -

ЗМІСТ РОБОТИ '

. Одннц з основних недоліків зварпзання чи наплавлення чавуну стальнії1.! дротом е утворення в зварних з"єднання:< ділянки відбіпу, метал §кого «ае структуру білого чавуну.

■: Як свідчать матеріали робіт багатьох авторів: В.А.Бат-манова, Е;К,Еатуріна, В.Я.Ґрецьксго* П.С.Єлістратова, В.А.Иетякцького, І.Р.Пацкевича, В.О.Хорунова, К.Л.Дота,

Х.Манабу та ін. відбіл утворюється в зоні сплавлення, яка включає не тільки ділянку неповного розплавлення основного металу» де метал знаходиться в рідко~твердсму стані між ізотермами яіквІдуса і селідуса, але і прилеглій до неї ділянці металу шва, де до закінчення процес/ первинної кристалізації мевв.зберігатися Склад чавуну. .

Основними умовами утворення відбілу в наявність розплаву, хімічний склад якого відповідає чавуну і високих швидкостей охолодження. Грецький В.Я, вважав, що крім цих необ-хід» також врахувати іінві фактори, а саме: хімічний склад електродного металу, дифузійну спроможність наАних елємен-*іа» а також їх графітизувчу здатність в прошарку рідкого металу. ’’ •' • .. • . . ■ ■ _

: Утворення відбіяув чавунних зварних з"єднаннях по суті

проходить як. і під чао; кристалізації відяивок,°В залежності від хімічного складу аони Його утворення може мати місце кристалізація» як доевтектичного, так і евтектичного або заевтек-їичиого складу. • ’ ' ' •

; Під чао -зварг^ання чииапяавлення чавуну,особливе без лідігріву, матеріалами, «р відрізняються від нього, на формування структурн а зоНІ сплавлення впливав склад звар вальної ванни. Він визнач»» Інтенсивність дифузійних процесів:бі-________^

ля іплавленої поверхні основного металу і зварювальної вак.,ч„ Ділянки оснЛного металу» *о оплавляються в останні) чергу, ь розмір яких визначається інтервалом кристалізації чавуцу і° градієнтом темгоратур в навкояооо^ніЯ зоні, масть склад основного металу- Згодом, в цій зоні, починають інтенсивно проходити масообміни!'процеси; І з мете 7 зварювальної -анни дифунду вть елементи, які ловуть значно змінити хід процесів структуроутворення. Пранота проходження дифузії залежить від часу існування фаз на межі Розподілу, дифузійної спроможності еле-

ментів, хімічної.активності металу по віднесення до вуглецю, граничної їх ролвднссті а чавуні та інвдк факторів.

Крім впливу дифузійних процесів на структуроутворення в зон: сплавлення в ряді робіт Грецького Э.Я. виділяється і іксі фактори. Так, на утсврення підбілу суттєво впливає і співвіднесення те:?.іератур плавлення чавуну і кристалізації зварювальної ванни. Під час холодного наплавлення чавуну, стальним і&ловуглецевим дротом,в зварювальній ванні знижується концентрація вуглецю і, як наслідок, зростає температура рівноважної кристалізації. А температура кінця затвердіння на даній ділянці залишається постійною - евтектично».

В результаті такого перевищення температури затвердіння рі-дини'над відповідною температурою плавлення чавуну відбувається плавлення основного металу і зона сплавлення розширюється. В наступний момент часу, коли зварювальна дуга віддаляється - відбувається кристалізація рідини евтектичного складу в замкнутому об"ємі.

Крім того, окремі ізольовані ділянки відбілу можуть утворюватись ї в зоні термічного впливу, де під дією термічного циклу зваровання відбулось локальне розплавлення основного металу, як правило, вони збагачені сіркою і фос-форсм. І утворений відбіл являє собою подвійні або потрійні евтектики, . '

Наявність відбілу в зварних ^"єднаннях, як свідчать дослідження Єлістратова П.С., Іванова Б.Г. та інших науковців, є причиною зниження механічних властивостей до 30-40^. Характерними фізико-механічними властивостями відбілу е низька температура плавлення 1373-1423 К, велика усадка під час кристалізації 1,6 - 2,75» /порівняно з 0,9 - 1,3$ для-сірого/, низька міцність*на розаніг'30-144"ЇПа; /пср'їйняКо'З 120-280 ІШа ддя сірих і 450-660 ІШа для високоміцних чавуні в/ низька ударна в'язкість'.-'до Ю кДк/«^ і висока твердість -500+700 т : : У

Внаслідок таких", значень усадки білого та сірого чавунів, а такоя різних коефіцієнтів теплового розширення /ферит 12,2 х І0”~д перліт II х 10”®, аустеніт 12+20 х 10 , цемен-тіт б х Ю / в зоні сплавлення;при наявності відбілу,вини- . каять значні залишкові, напруження. Вони часто приводять до

утзоренкя мікро- і макрстр’їцин, особлива п: - іаа кігл''л!лек:.и значкіх /більше 253 і.а.т/ поверхонь.

Крім того, наявність зони відбілу сухтазз ег-лніт.^ нг технологічні вг-гсїивс&і - лдїругняз сбрсбку ДбТалеЯ рг-у-ЧИМ ІНСіруі'ЄК5СК. "

Огке, однієз з необхідних умов отргааккя якісних аа\г,-, них з"еднань чавуну і наплавлення на нього валиків чи ігчрів є иовка відустність зони відбілу або отримання мінімальних її розмірів. Аналіз існуючої теорії і практики зварювання чавунів показує, що всі способи впливу на утворення зони відбі-лу умовно поділяються на ряд груп: попере^енкя утворення зони відбілу за рахунок зменшення швидкості охолсдг.ення в процесі первинної кристалізації; регулзванач розмірів зони відбілу хімічнім складом зварювально! ванни; впливу ка розміри зони відбілу режимом зварювання; усунення утворення зони відбілу наступної) термічне» обрсіком.

Як витікає з розглянутих підходів, повністю утакнути відбілу під час зваровання -и наплавлення чавуну мскна лише при застосуванні гарячих способів зварювання або шляхом проведення наступної термічної обробки. В опублікованих матеріалах відсутні систематизовані дані по природі утворення, а також впливу технологічних параметрів на розміри з^ни відбілу під час дугових способів наплавлення чавунів, зокрема стальним маловуглецевим дротом.

Експериментальні дослідження природи утворення відбіл;; проводились під час дугового холодного наплавлення чавунів стальним маловуглецевим дротом в середовіпці захисних газів /Аг , СО ^ , С0д+ 0^ , С02+ Аі“ , С0д+ А** + 0/.

_________Для дослідження використовувались: сірі-чавуки СЧ-ІС.— •

СЧ ,0, СЧ 20^ СЧ 40; високоміцні ВЧ 45-5; ВЧ 50-2, а також дроти Єв ООА., Св 0БГ2С, дані чавуни різняться, як хімічним складскі, так і структурою, зокрема; формою, розміром і кількістю граЛітної ^ази. .

Чавун : взірці наплавляли зтідяо двофактерного експерименту, де змінними були вибран* погонна енергія і склад газової суміші. Крім того, для визначення впливу окремих параметрів режиму на відбіл, проводили наплавлення взірців згідно умов однофактерного експерименту.

Гіг,:: рсчглядг природі утворення втдбглу в зоні сплавлення т иас;т::н: наплавлених воликів, намк був використаний

п:р:;,г п пс-ц.и:Я гідрсрікаліки, згідне якого не весь розплаа-лєн;’.й кччъп приймає участь у русі від сил, що діють на нього і когінєкті!в::я Д'.'.*у о1 я охопгає ке повній! об"єм зварззальної вак.т.і. На ийтт з основнім металом утворюється пристінний шар рі;.':-;сгс ие-грлу, який є нерухомим. Власкеь в основній частині прості ного ипру і моче зберігатися склад чавуну до закінчен-кя процесу первинної кристалізації, а значить і утворюється відбіл. ■

Для визначення розмірів пристінної області,при ламінарному руоі розплаву у зварювальній ванні, скористались формулою тсвчини в”язкого прошарку, виведено на основі величини дотичних напружень, що в'/н’/лш>ть на мед і з нерухомеє стінкоз і залежністю коефіцієнта Дарсі від числа Рейнольдса.

Б результаті нами отримана формула:

де: і - товщина пристінного шару; // - коефіцієнт, що враховує динамічність розплавленого металу; V - кінематична в"язкість розплаву; иї- усереднена швидкість руху розплаву; Я - гідравлічний р: діус. '

У випадку турбулентного руху розплаву у зварювальній ванні за основу для виведення формули були прийняті: залежність Н.Никурадзе, стримана з емпіричного закону опору турбулентного руху Блазіуса та розподілу швидкостей в області чисел Рейнольдса і залежність А.Д.Альтщуля, для визначення коефіцієнту Дарсі в квадратичній області опору, коли шорсткість дка ще впливає на рух розплаву. В цьому випадку кінце-"ва формула має вигляд:

• де: Д - величина шорсткості русла;Ч,С(я)- коефіцієнти динамічності розплаву при турбулентному русі.

Вдадачення параметрів, що входять в отримані формули, провод>ілир.9(ССперімектально або експериментально-розрахунковими методу.

Гідравлічний радіус розра:<ували, кх відношення ж/вогс перерізу звар:озальнсї ванни до змоченого периметру.

Величину шорсткості русла визначали, як допустиму велич*/^ виступів, пра яких шорсткість ще впливає на опір руху розплаву. .

Усереднену швидкість руху розплаву визначали з рівняння Бернуллі для випадку руху в"язксї кестисненої рідини. Згідно цього рівняння кінетична енергія плазмових потоків, що перетворюється в кінетичну і потенціальну енергія розплавленого металу виразиться як тиск дуги. І тоді рівняння, з якого визначали усереднену швидкість, виглядало:

4 3і- оиг*- ,

^ = г * ’

де: 3 - склу струму; радіус активної плями; ?-густина металу; м-- усереднена швидкість руху розплаву; А. -висота підняття ропплавяенного металу.

Для визначення оптимальних значень коефіцієнтів динамічності руху розплаву була розроблена програма оптииізації. Значення ь/ було встановлено в результаті крокового аналізу.

Визначення величин Ч1, С , п проводили на основі узгодження даних розрахункових за формулоз і з результатами експериментів за методом найменших квадратів.

В зоні спла зння ділянка часткового розшіазлення чавуну може мати значні розміри за рахунок достатньо великого температурного інтервалу первинної кристалізації. Вириііу цієї ділянки , модна оцінити, виходячи з величини інтервалу кристалізації Д л -Тс/ і градієнта температур /<раАТ/ згідно залежності. •

------------------- —-—Та—7с------------------ — "

* ^юоІТ -

Мікроструктура відбілу в цих ділянках, в більшості випадків, ледебуритна, однак, при наближенні до основного металу кількість первинного цементити в них, як правило, збільщу-ється. В той *е час на межі з металом наплавленого валика зустрічається і дсевтектична структура1. Крім того, виявлено, що в більшості дослідаених взірців відсутня чітка границя між відбілом і основним металом. Де свідчить про нерівнсмеірне оплавлення взірців в зоні сплавлення, чому сприяє значна хіміч-

на неоднорідність зерен аустеніту, особливо з павуках з ферк-тс-пердітноя матрицею. Ця хімічна неоднорідність спостерігається і біля гранітних включень — коли відбіл вздот граніту мояе глибоко проникати в основній метал. •

Бідбіл мочсе утворюватись і в нияній частині наплавлених валиків, де до кінця процесу кристалізації зберігався склад чавуну. Мікроструктура відбілу по ширині цієї ділянки змінюється таким чином, що кількість ледебуриту в ньому різко зменшується, а продуктів розпаду структурно вільного аустеніту зростає при віддалені від зони сплавлення в оторочу наплавлених валиків, В залежності від швидкості охолодження, продукти розпаду ;устеніту являють собою або перлітні структури /перліт, сорбіт, тросстит/, або бейніт чи мартенсит.

Слід відмітити, що інколи ділянки відбілу зустрічаються у вигляді окремих островків в наплавленних валиках. Вени утворюються в результаті нерівномірного розплавлення чавуну та недостатнього переміщування розплавленшес чавуну та сталі. . Однорідність по хімічному складу наплавленних валиків досліджували за допомого» методів ТЕРС і мікроспектрального аналізів. Результати досліджень показали, що між зоною від-білу і , основною частиною валика знаходиться перехідна діляв-ка. Розміри її залежать від степені розвиті’ молекулярної дифузії хімічних елементів, І В перілу чергу,, вуглецю з роз-плавленного чавуну в стальну зварювальну ванну, і в діапазоні досліджених в роботі зварювальних режимів не перевищує 200 мкм. '

. Крім визначення розмірів відбілу нами розглядалась і можливість його розширення від додаткового оплавлення основ-_нога_мйталу -^_.ча2унут-яке -мопе мати місце-пі-д-час первинної -кристалізації стальних валиків за рахунок різниці температури кристалізації сталі і плавлення чавуну. Визначались необхідні дл? цього умови.

Згідно з т^рією теплопЄр-'їдачі', процес на мєїі твердої і рідкої фаз молена представити умовою, що вирікає баланс

ТЄПЛ0ВИХ ПО' жів.

дз.'Дг^Цр- кое^гцгекхи теплопровідності рідкої і тзердої фаз; |Гградіє:-;т тзипзратур; д - гусжна мзталу; і%р- ІІІВ кість кристалізації; £ - .коефіцієнт конвекції; QK- сирота теплота кристалізації. . .

• Теп.7оакй пстік в твердому металі визначали виксркстсву-ЮЧИ' ЧКСЯОВКЙ системний Моі’ОД кінцевих відмінностей. Причому • значення температур розраховували з врахуванням двох розрахуй-кових схем - лінійне дяерело нагріву, що рухається з постійною швидкістю по поверхні тонкої пластини і точкове джерело постійної потужності, що рухається з постійною швидкістю по поверхні напівбезкокечного тіла.

За градієнт температур у зварювальній ванні брали максимальну різницю температур мій стально® і чавунною частиною ванни, що приходилась на тоацкну пристінного пару.

В результаті аналізу процесі вна мені твердої і рідкої фаз вгтановлено, що підплавлення основного металу ч зуну відбувається при відносно великих значеннях погонних енергій. Так, для сірого чавуну СЧ 20 воно моне лати місце при погонній енергії 4000 kAVm У випаде лінійного джерела тепла, що рухається по поверхні тонкої пластики, і більше Є000 кДчі/и у випадку точкового дзерела, що рухається з* постійної) швидкістю на поверхні напівнескінченного тіла. '

В зоні термічного впливу відбіл утворюється в місцях локального розпяавлелия таву:у. Це, в перцу чергу, ділянки збагачені сіркою і фосфором. Шкроструктура тактас ділянок відбілу, в більшості випадків, заевтектична з відносно невеликою кі'~-кістю структурно вільного цементиту і її не завжди легко відрізнити від оірчи^.их чи фосфідних евтектик. Крім вмісту сірки і фосфору на утворення відбілу в цій зоні впливає, реяим зварвван-ня. В залежності від погонної енергії! змінюються розміри ділянки, що нагрівалась до температур плавлення легкоплавких евтек-тик, а такоа час знаходження металу при цих температурах, а значить і степінь дифузійного перерозподілу ліквуючих елементів /між рідкою і. твердою фазани. : .. . : \ , .

. Як вигне з отриманої явки, формуйи, на розміри зони відбі-лу в юекній частині наплавленних валиків, найбільший вплив має інтенсивність перемісовання металу ванн», яке визначається, в перчу чергу, характером і величиною діучііх на неї зовнісніх сил,

а такэгг. такши'П парайвграыи, як геометрична Лориа t розміри, температура, поверхневий катйг, в"язкість розплаау. По результатам двохбакторного акт’/аного експершенту вивчався \ вплив величини погонної енергії і складу захисного газового середозыца на від5ія і була псбудсвана матедатичка поліно- . міальна модель. Виходячи з с.ршанного рівняння встановлено,: що відбіл в найбільшій мірі залежить від погонної енергії.

Більш детально вплив погонної енергії вивчався по результат; тах однофакторного експершенту. Встановлені залежності бід-білу від величини швидкості наплавлення, сили, струму, чапру- . ги та величини електродного вильоту. Серёд цих параметрів каЯбіль- суттєво на відбіл віш-лае швидкість зварювання. И зростання, при незмінних інших параметрах, приводить до того,

' що геометричні розміри і маса ванни знижуэться, а силові ха- ' рактеристики дуги залишиться незмінними. Як наслідок, зрос-тае швидкість.руху розплаву і відбіл зменшується/ .

Вплив отруиу, налоги, електродного вильоту - менш істотний і менш однозначний. ■

Крім наведених вищепараметрів процесу наплавлення, на- . ми вивчались також і залежності розмірів відбір від ігапих факторів. Найбільше впливапть -хіиічнийскяад /надвністькрем-нію і марганца/ зварювального дроту і-ч&вуну ,-а також розиі ри і форма графітових вхлючень. ; ; ; . : ;

Наявність кремнію в основному і оаобливо в приоадноцу металі приводить до погіршення процесу зшзчуваюи чавунуроз-плавленіш металом, tqo відбив :ться на геометричних параметрах зварювальної ванни, і як наслідок, зроотагть на розміри зони . відбілу. ■ ; ... ‘ї;

Результати впливу форми і розмірів графітних включень показ алигчо тонкі'і 'витяг нугі/'графіїні іиаот'иш'швидше "роз- . чишшться і” дією термічного.цихду зварювання, ніж кульки графіту у високоміцному і створюють ненцу кількість діерепон на шляху розплаву у зварювальній ванні. Виключенняохладають лише грубі пласти. ; графіту, які створаэть' білчиі перепони '• рухові, ніж кульги графіту виоошіїцного чаїучу.

На ocHvdi отриманих нами формул і експериіентальних дос-Лідкень розроблена номограма для визначення оптіагальнкх параметрів процесу наплавки сірих.*а ..:сокоміцних чавунів в сере-'

девізі ч.“аМсні"с газів стальним малезугдзцеа’/м дротом, які забезпечують стріц-гання г*ігпгігдльнїпс розмірів.втд^тяу рпії задові яьнагу гк>р*узанкі наплавлень* :х валиків і шарів. '

' • . ' ЗАГАЛЬНІ.ВИСНОВКИ '

На -основі проведен: ‘ досліджені» особливостей природи утворення відділу під час наплавлення сірих і високоміцних чавунів без їх попереднього підігріву стальним маловуглецевий дротом в газ о вік окислювальних сумішах зроблені висновки:

1. Виходячи э.аналізу гідродинамічних процесів у зварювальній ванні ї проведених експериментальних досліджень» виведена формула для визначення тенщини пристінного шару розплаву, де відсутня конвективна дифузія і в значнім його об"е-мі зберігається склад чавуау. Сформовано ушення про вплив величин,, ще входять -в отрикану формулу, на роз?я-ри прпетін-ого шару. Це співвідношення необхідно враховувати ти розробці технологій наплавки чавуну.

2. Виявлено, що в результаті процесу кристалізації в . ділянці пристінного шару утворюється зона відбілу і зона змінного хімічного складу сталі. Встановлено особливості формування розмірів цих зон, їх структур» в залежності від параметрів режимів наплавлення, складу захисного газового середовища» ятмічного- еиладу і структури чзвуцу,- а також 1 розмірі» гранітних включень.. На основі проведених досліджень • побудова® номограма, ягга дозволяє вибирати параметри режиму наплавки, щр забезпечусь отримання зони відбілу мінімальних розмірів при задовільному формуванні наплавлених валиків.

. 3. Показне, що під час процесу кристалізації стальної частиш зварювальної вакни, при наплавленні валиків на вели-юх’’погонних 'еяв&ІлГф'4(ЮШоО(ХГЩх/н/' иояе відбуватись резшрення зони відбілу на рахунок підплавлення основного металу.' -. • ' ■ .. , •

4-. На підставі виконаних досліджень розроблений і впрозад-сенкй на виробництві спосіб дугового наплавлення зсрацьованах: чавуїдаях деталей в газових скислззкчих середовищах стальним тлоауглецевгаї дротсм,. що дозволяє отримувати наплавленні валики і варя з мінімальними розмірами зони, від-

СПИСОК РСБіТ ЬтБаЙ«03Дйа ЦО ТС!! ДЮЕРИЦІЇ

1. Клпчксвський Я.5., Еськїа В.М., Сенів Г.З. Еозкшекке изнссостойкосг.; наплавленного слоя крупных деталей тракторов при наплавке в смеси А*- + С0<> //Динамическая прочность кашкн

и прмборор; Вести., Льгов.пс.лтехн.ин-та, №210. 1987.-С.53-54.

2. Палаш В.М., Клзчковський ЯЛ,, Юськів В.М.1 Пршенение газовых окислительных’смесей для наплавке чугуна стальной проволокой //Экономия материальных, энергетических и трудовых ресурсов б сварочном производстве; Тез.докл. - Челябинск 1966.

- с.178-179. ■ ; ; ; •' , / , : > .

. 3 Палаш В.М., Юськів В, 1 Гвозда В.Д. Остаточные напря-

жения и прочность сварных конструкций //Динамическая прочность машин и приборов; Вестн., Львов.политехи.ин-та 9 220. 1968. - ' с. ІЗІ-ІЗЗ. ' ■ ,, ' '■ ; У

4. Дняаш В.М., Юськів В.М., Клячковський Я.Ф. Поезд:эм(«е эффективности восстановленной наплавки чугунных деталей //Пути повышения эффективности процессов сварки и наплавки; Тез.докя.

- Липецк. 1587. - с.28. , .

5. Палаш В.М., Юськів В.М., Ключковський Я.5. 0 природе образования отбела при наплавке чугуна стальз. //Зсесоязн. , научно-технической конференции, Тез.Докл. Часть П, - Перыь,

1988. - с.76-77. . ; / •' { .

6. Палаш В .М., Юськів В .М., К вопросу расчета размеров пограничного слоя при дуговой сварке //Динамика, прочность и проектирование машин и прибої їв; Вестн. Львов.политехи.ив-та » 230. 1989. - с.142-143.

7. Палаш В.М., Вськів В.М., Ключковський Я.5., Гаврот Б.Гі Лкба С.П., Лосик 1.1, Технология восстановленной'наплавки пе-

“редних' опор І№Зельіюг:о‘^игателя''(Щ-І4АГ Уз"’ковкого. чугуна // Информ.лис око передовом произв.-техническом опыте " 69-063» выпуск 2, серия 9 Львовская ШЦНШ,; 1989.

; 8. Сськів В.Н. Особенности наплавки чугуна стальной проволокой в смеси СС^ + О2//Динаійческая прочность машин и приборов; Вестн. Львов.политехи, ин-га, Р 240. 1990. -» д.Х23иШ.

9. Пал^а В.12., Юськів В.Ы. Дослідаення поверхневих язкц при зварюванні чавуну стальним дротом //йшаміка, міцність та проектування ттш і приладів; ВеО'н. Львів, політехн,ін-та. '

І? 2*і0. 1991. - с.273-274. ■ : . ’ . V/ ;.

A special features of the white zone formation in arc surfacing of cast iron with steel wire and elaboration of the technological mea_jres for it ajustment. '

The master's of technical scienses thesis in the field -05.03.06 - Technology and machines of welding production, Kiev politechnik institute, Kiev, 1994.

Fourteen scientific works are defenoled. The publications contain theoretical and experimental investigations of a special features of the white zone formation in arc surfacing

of cast iron with low-earbon steel wire. The dependence of

whiting on parajretes of surfacing has been established and on this basis the nomogram of the surfacing regimes optimization 'has been worked out. The technology of cast iron surfacing has been introduced into industry.

Key words: cast iron, surfacing, rehabilitation,

whiting. '

' В. H. Юськив .

Особенности природы образования зоны отбеда при дуговой наплавке чу .на стальной проволокой и разработка технологичен-, ких мероприятий по ее регулировании. •

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности - 05.03. Об - Технология и маш;:ны сварочного производства, Киевский политехнический институт, ' Киев, 1994.

.......-Защищается~i4r— иаучньк-работт-котсрыс-содержат• как -гесро- -

тические так и експериментадьные исследования природы образования отбела при дуговой наплавке чугунов стальной малоуглеродистой проволокой. Установлена зависимость отбеда от параметров процесса наплавки и на ее основе разработана номограмма

• выбора оптимальных режимов. Данный способ Енедрен на производстве. ; .

Ключевые слова: чугун, наплавка, восстановление изнсшен-

- ных деталей, отбед. ■