автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.10, диссертация на тему:Совершенствование составов электродов для наплавки алюминиевых бронз на сталь

На правах рукописи

ПЛАКСИНА Любовь Тимофеенна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СОСТАВОВ ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ НАПЛАВКИ АЛЮМИНИЕВЫХ БРОНЗ НА СТАЛЬ

Специальность 05.02.10 — Сварка, родственные процессы и технологии

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 8 НОЯ 1010

Екатеринбург 2010

004612738

Работа выполнена на кафедре сварочного производства в ГОУ ВПО «Российский государственный профессионально-педагогический университет»

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор В.В. Каржавин кандидат технических наук Б.В. Степанов

Научный консультант

Официальные оппоненты:

доктор технических наук В.В. Баженов

Ведущее предприятие

кандидат технических наук О.М. Новиков ОАО «Уралтрансмаш», Екатеринбург

Защита состоится 25 ноября 2010 г. в 11:00 ч на заседании диссертационного совета Д 217.042.03 при ОАО «Научно-производственное объединение «Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения» по адресу: 115088, Москва, ул. Шарикоподшипниковская, д. 4, в малом конференц-зале.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ОАО НПО «ЦНИИТМАШ».

Автореферат разослан 23 октября 2010 г.

Ученый секретарь совета, кандидат технических наук

С.М. Петушков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Наплавка алюминиевых бронз на поверхности деталей пар трения-скольжения является не только рациональным технологическим процессом, дающим значительную экономию цветных металлов, но, зачастую, единственно возможным способом изготовления деталей, сочетающих в себе высокие эксплуатационные свойства, возможность многократного восстановления и общий длительный срок службы. Однако наплавка алюминиевых бронз наиболее универсальными способами, в частности, штучными электродами, позволяющими получить наплавленный металл определенного структурно-фазового состава, связана с рядом трудностей металлургического и технологического характера. С целью предупреждения образования пор и трещин при наплавке алюминиевой бронзы на сталь особое внимание уделяют использованию специальных наплавочных материалов. В связи с этим представляется необходимым разработать общие принципы выбора рационального состава защитно-легирующих покрытий электродов в сочетании с целесообразной технологией их наплавки.

Перспективным и оправданным при разработке наплавочных материалов оказывается применение термодинамических методов, базирующихся на оценке возможности взаимодействия металла со шлаком и газом. Основы термодинамического подхода заложены в трудах Б.Н. Бадьянова, A.A. Ерохина, Б.Е. Патона, В.В. Подгаецкого, H.H. Потапова, И.К. Походни, В.В. Фролова и др. Данный подход успешно развивается научными школами В.Н. Бороненкова, К.В. Любавского и др.

К настоящему времени накоплено достаточное количество экспериментальных данных о термодинамических свойствах различных веществ и термодинамических параметрах химических реакций для медно-алюминиевых сплавов. Дальнейшее развитие термодинамического подхода к моделированию процесса наплавки многокомпонентного медно-алюминиевого сплава, обеспечивающего износостойкость наплавленного металла в условиях трения «металл по металлу», представляется весьма перспективным. Использование данного подхода ограничено противоречивостью существующих сведений о термодинамических характеристиках реакций взаимодействия медно-алюминиевых и шлаковых расплавов'.

В связи с вышеизложенным проблема получения расчетным путем состава защитно-легирующего покрытия электродов для наплавки алюминиевой бронзы на сталь, обеспечивающего рациональный структурно-фазовый состав наплавленного металла с необходимыми эксплуатационными характеристиками для заданных условий изнашивания, является актуальной.

Цель работы. Разработка рационального состава наплавочного материала с применением термодинамических методов расчета для создания технологии дуговой наплавки алюминиевой бронзы на сталь, обеспечивающей высокое качество и работоспособность наплавленного металла в условиях трения «металл по металлу», и экспериментальная оценка его служебных свойств.

Для достижения поставленной цели работы необходимо решить следующие задачи:

1. Установить закономерности образования пор при дуговой наплавке стальных поверхностей алюминиевой бронзой и разработать технологические меры предотвращения порообразования,

2. Теоретически обосновать и экспериментально подтвердить возможность применения термодинамических методов при анализе процесса наплавки многокомпонентного медно-алюмшшевого сплава.

3. На основе термодинамических расчетов разработать составы электродов для наплавки алюминиевой бронзы на сталь, обеспечивающие высокое качество наплавленного металла.

4. Разработать технологию наплавки, обеспечивающую уменьшение степени проплавления основного металла, а также рациональный с точки зрения сопротивления износу химический и структурно-фазовый состав наплавленного металла.

5. Установить влияние химического и структурно-фазового состава наплавленного металла на его трибологические свойства.

Методы исследований. Изучение физико-химических особенностей формирования наплавленного металла проводили с использованием термодинамических методов. Особенности наплавленного слоя оценивали методами испытаний механических и трибологических свойств. Химический и структурно-фазовый составы определяли стандартными методами химического и микро-рентгеноспектрального анализа, металлографических исследований. Обработка расчетных и экспериментальных данных выполнялась на ЭВМ с использованием компьютерных программ с применением методов математической статистики и методов планирования эксперимента.

Научная новизна. Предложен термодинамический подход к разработке сварочно-наплавочных материалов типа алюминиевая бронза, обеспечивающий получение беспористого износостойкого наплавленного металла в условиях трения «металл по металлу».

На основе проведенных термодинамических расчетов скорректированы составы ранее разработанных электродных покрытий для обеспечения улучшенных механических свойств наплавленного металла. С учетом термодинамического анализа разработаны новые электродные покрытия, обеспечивающие получение беспористого наплавленного металла.

Установлены зависимости влияния толщины покрытия электрода и режимов наплавки на образование пор, интерметаллидов, железистых включений и диффузионных прослоек в наплавленном металле, снижающих его качество.

Получены экспериментальные зависимости влияния легирования наплавочных материалов титаном и лигатурой на основе редкоземельных металлов (РЗМ) на содержание водорода, являющегося основной причиной порообразования в наплавленном металле, а также на трибологические свойства бронзовых наплавок на сталь. Значения коэффициентов трения алюминиевой бронзы, наплавленной усовершенствованными и разработанными нами электродами, приблизительно в 2 раза ниже по сравнению с его значениями для материала того же типа.

Обоснованность и достоверность результатов обеспечиваются необходимым и достаточным объемом экспериментального материала, применением стандартных и научно обоснованных методик, использованием современных методов обработки, анализа и оценки достоверности результатов.

Практическая значимость и реализация результатов работы. На основании проведенных исследований разработан программный комплекс, позволяющий выполнять расчет состава защитно-легирующего покрытия электрода и сложнолегированного наплавленного металла, а также степень проплавления основного металла.

С применением указанного программного комплекса разработаны:

1) электрод марки АБ-4/1, состав покрытия которого скорректирован по сравнению с электродом АБ-4 для обеспечения улучшенных механических свойств наплавленного металла;

2) электрод марки АБ-17/РЗМ, обеспечивающий необходимые свойства наплавленного металла благодаря своей металлургической активности.

Разработаны технические условия и технологический регламент изготовления электродов.

Определены рациональные технология и техника наплавки.

Разработан расширенный комплекс технологических мер предотвращения порообразования.

Производство электрода марки АБ-4/1 освоено ЗАО «Завод сварочных материалов», Березовский Свердловской области. Электроды использовались для наплавки пар трения следующих узлов и машин: подшипников скольжения механизмов шагающих экскаваторов, поршней и штоков гидравлических систем, а также заварки дефектов в литых заготовках из алюминиевой бронзы (шестернях). Кроме того, электроды данной марки были использованы при монтаже памятников семье Романовых и Пушкину в Екатеринбурге.

Электрод марки АБ-17/РЗМ приметался при изготовлении наплавкой деталей для бесплатформенной инерционной системы навигации (БИНС) и комплексной системы управления (КСУ) в ОАО «Уральский приборостроительный завод, Екатеринбург.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Состав покрытий электродов, разработанных на основе термодинамических методов, взаимосвязан с технологическими и служебными свойствами материала типа алюминиевая бронза.

2. Технология наплавки влияет на химический и структурно-фазовый состав наплавленного металла.

3. Новые составы покрытий электродов обеспечивают получение беспористого наплавленного металла с более низким по сравнению с материалами того же типа коэффициентом трения.

Личный вклад автора состоит в проведении теоретических исследований, планировании и проведении экспериментальных исследований, разработке, изготовлении и внедрении опытных партий электродов в производство для наплавки различных металлоконструкций. Автор принимал непосредственное участие в проведении патентного поиска, оформлении и подаче заявки на по-

лезную модель (получено приоритетное решение — уведомление о поступлении и регистрации заявки от 18.03.2009, входящий. №013375, регистрационный №2009109875). Обработка и анализ полученных результатов осуществлены автором лично либо при его непосредственном участии.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях разного уровня, в том числе:

— международные «Технология ремонта, восстановления, упрочнения и обновления деталей машин, механизмов, оборудования и металлоконструкций» (Санкт-Петербург, 2004); «Технология ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки» (Санкт-Петербург, 2005); «Сварка: традиции и тенденции» (Екатеринбург, 2006); «Сварка. Диагностика и контроль» (Екатеринбург, 2008);

— российские «Материалы и технологии XXI века» (Пенза, 2001); «Инновации в машиностроении» (Пенза, 2002);

— межрегиональные «Сварка и контроль — 2005» (Челябинск, 2005); «Инновационные технологии в педагогике и на производстве» (Екатеринбург, 2005);

— региональные «Сварка Урала — 2002» (Курган, 2002); «Наука — образование — производство: опыт и перспективы развития» (Н. Тагил, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликована 31 работа.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов по работе и 4 приложений. Работа включает 174 страницы печатного текста, 70 рисунков, 36 таблиц. Библиографический список содержит 177 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель, гипотеза и задачи исследования, кратко описаны проведенные исследования, применявшиеся методология и методики. Представлены научная новизна и практическая значимость работы, приведены сведения по апробации результатов исследования.

В первой главе с опорой на литературные данные показано, что структурное состояние, свойства и количественное соотношение фазовых и структурных составляющих алюминиевых бронз определяют ее служебные свойства. В связи с этим важнейшим условием эффективного применения наплавки является создание рационального для заданных условий изнашивания структурно-фазового состава наплавленного металла на основе его рационального легирования. При этом необходимо уделить внимание ряду проблем, возникающих при наплавке алюминиевых бронз на сталь, а именно: склонности к образованию трещин в наплавленном металле; вероятности образования в шве оксида алюминия, приводящего к появлению дефектов типа «шиферный излом» и являющегося к тому же центром кристаллизации в расплавленном металле, вокруг которого скапливается водород, образуя поры; возможности образования на границе сплавления хрупких прослоек, снижающих прочностные свойства би-

металлического соединения. Основной проблемой наплавки алюминиевых бронз является высокая склонность к образованию пор. В исследованиях И.И. Джеваги однозначно установлено, что кислород, азот, углекислый газ, аргон и воздух при введении их в зону горения дуги в количествах до 5 литров на 100 г шва не вызывают образование пор в наплавленной алюминиевой бронзе. Многочисленными работами установлено, что основной причиной пористости при наплавке алюминиевых бронз является водород, который составляет основную массу газов, растворенных в расплавленном металле (до 96%).

По итогам анализа опубликованных данных и обобщения результатов исследований процессов взаимодействия металла с газами и шлаком при дуговой сварке нами оценено влияние условий кристаллизации сварочной ванны на содержание газа в металле швов и предложены методы управления абсорбцией и десорбцией газов для предупреждения пористости.

Кроме того, систематизированы данные существующей номенклатуры сварочных и наплавочных материалов для медно-алюминиевых сплавов. Проведенный обзор показывает, что основой флюсовых композиций (электродных покрытий) для технологии наплавки алюминиевых бронз, обеспечивающей получение беспористого наплавленного металла, являются фтористые и хлористые соли щелочных и щелочноземельных металлов с добавками мрамора.

Авторы ряда работ (Д.Н. Гаркунов, И.В. Крагсльский, Л.И. Куксснова Л.М. Рыбакова, и др.) считают, что характеристики трения и износа алюминиевых бронз чувствительны к трем основным факторам: природе легирующих элементов трущихся материалов, свойствам смазочной среды и состоянию контртела.

Перспективным направлением является создание наплавочного материала, имеющего эффективную и технологичную систему легирования. В этой связи оправданным при разработке наплавочных материалов представляется применение расчетных термодинамических методов, базирующихся на оценке взаимодействия металла со шлаком и газом. Таким образом, на основе анализа литературы были сформулированы цель и основные задачи работы, а также обоснован подход к прогнозированию химического и фазового состава наплавленной бронзы с необходимыми эксплуатационными свойствами.

Вторая глава посвящена методам прогнозирования состава и свойств наплавочных материалов на основе термодинамического анализа. Рассмотрены вероятные источники поступления водорода в ванну расплавленного металла. Установлено, что наряду с технологическими мерами по снижению водорода в металле шва для предотвращения образования пор необходимо использование сварочных материалов, обеспечивающих низкое содержание водорода в наплавленном металле благодаря своей металлургической активности. В целях предотвращения порообразования рассмотрены следующие основные металлургические способы снижения содержания водорода в металле швов:

1) связывание водорода в стойкие газообразные соединения, нерастворимые в жидком металле; для обеспечения соответствующих реакций взаимодействия используют, как правило, такие шихтовые компоненты, как Кар, №зА]р«, СаБг и

2) разбавление атмосферы дуги газами, нерастворимыми в металле сварочной ванны и снижающими парциальное давление водорода (С02, СО и ОйГ), для чего целесообразно использовать в составе флюсов (электродных покрытий) карбонаты щелочноземельных металлов;

3) связывание водорода в гидриды, стойкие при высоких температурах как в металле сварочной ванны, так и в наплавленном металле в процессе его охлаждения, для чего в состав шихты защитно-легирующих покрытий предложено ввести Т1, Хг, В и РЗМ.

В связи с вышеизложенным нами проведен анализ направленности реакций для различных систем применительно к условиям технологического процесса наплавки алюминиевой бронзы на сталь. Критерием направленности процесса при постоянных давлении и температуре служит величина изменения потенциала Гиббса (ЛО°т). Рассмотрены предполагаемые химические реакции. Для оценки вероятности протекания этих реакций нами был применен термодинамический метод в модельном оценочно-качественном варианте. В расчетах использованы табличные данные значений стандартных энергий образования оксидов и других соединений Д 0°т. В других случаях величины Д в т образования оксидов вычислялись по формуле:

Дв" =ЛЯ£-ГД5°, (1)

используя сведения о средних величинах ДН° и Д5°. Здесь дя° и - изменение энтальпии и энтропии, соответственно, в стандартных условиях. В расчетах не учитывали энтальпии фазовых и полиморфных превращений, качественно оценивая возможность протекания тех или иных реакций. Значения констант равновесия рассчитывали по уравнению

.„^-ММ (2)

лт

Проведенные нами расчеты показали, что разрабатывать сварочные материалы для наплавки алюминиевых бронз на основе термодинамического анализа, обеспечивающие беспористый наплавленный металл требуемого состава с необходимыми эксплуатационными свойствами, представляется возможным и целесообразным по двум направлениям:

1. Улучшение состава ранее разработанных флюсовых композиций (электродных покрытий), обеспечивающего повышенные механические свойства наплавленного металла вследствие модифицирования.

2. Разработка новых наплавочных материалов, обеспечивающих низкое содержание водорода в наплавленном металле благодаря металлургической активности.

В третьей главе приведены материалы и методика исследовании, экспериментальные данные о влиянии технологии и техники наплавки на процессы порообразования, которые положены в основу бездефектной наплавки алюминиевой бронзы прогнозируемого состава. Исходя из данных термодинамических расчетов оценивали возможность восстановления Се, Zr, В, И (сильных раскислителей и модификаторов, повышающих механические свойства наплав-

ленного металла при их определенной концентрации) из их оксидов, вводимых в состав электродных покрытий. В качестве восстановителя рассматривался А1 в составе бронзы Бр Амц 9-2. Предполагаемая химическая реакция следующая:

3(МеО )+2[Л/]=3[М>]+(Л/203) (3)

Полученные в результате расчетов данные показывают благоприятные в термодинамическом отношении условия восстановления Се, В, Тл и Тл. Анализ термодинамики взаимодействия с учетом кинетических торможений для большинства реакций, протекающих в сварочной ванне, позволил предложить улучшенный состав электродных покрытий для наплавки алюминиевой бронзы на основе электрода известной марки АБ-4, стержень бронза БрАМц 9-2, 03 мм (табл 1).

Таблица 1

Марка и составы электродных покрытий

Покрытие электрода Обозначение электрода

АБ-4/1 АБ-4/2 АБ- 4/3 АБ-4/4 АБ-4/5 АБ-4/6 АБ-4/7 АБ- 4/8

Плавиковый шпат 15 15 15 15 15 15 14,5 15

Мрамор 12 12 12 12 12 12 12 12

Криолит 50,5 50 50 50 50,7 50,5 49,7 50,7

Фтористый натрий 12 12 12 12 12 12 12 12

Ферромарганец 3 3 3 3 3 3 3 3

Каолин 3 3 3 3 3 3 3 3

ПАМ-4 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8

Никелевый порошок 1,2 1,2 1,2 — 1,2 1,2 1,2 1,2

Рутиловый концентрат 0,5 — — — 0,3 — — —

Борат кальция — 2

Бура — — 2 — — — — —

Карбонат никеля — — — 2,2 — — — —

Ферросиликоцирконий — — — — — 0,5 — —

Ферробор 1,8 —

Борид циркония 0,3

Проведены испытания сварочно-технологических свойств электродов. Опытные наплавки проводились в три слоя на пластины из стали СтЗ. Сила сварочного тока 90—100 А, полярность тока обратная. Стабильность горения дуги высокая, разбрызгивание расплавленного металла снижено, шлак покрывает наплавленный валик ровным слоем, формирование валиков хорошее. Наи-

более перспективными с точки зрения предотвращения порообразования представляются электроды марки АБ-4/1.

На основании результатов термодинамического анализа и проведенных нами исследований электродов улучшенного состава, исходя из диаграмм состояния изучаемых шлаковых систем, предложен ряд новых различных составов покрытий электродов. При проведении исследований варьировались состав электродных покрытий (соотношение компонентов шихты от 20 до 45%), марки жидкого стекла, количество слоев покрытия (1,2 или 3 слоя), способы нанесения и толщина покрытия. Расчет состава защитно-легирующего покрытия электрода скорректирован на основе термодинамического подхода и проведенных исследований (рис.1, а, б). Уточнены значения коэффициентов перехода А1 для данных условий. Стержень бронза БрАМц 9-2,03 мм.

Лигатура на основе РЗМ,% Лигатура на основе РЗМ,%

Рис.1. Влияние количества лигатуры на основе РЗМ марки ФС40РЭМ30

в составе покрытия электрода на: а) — относительное число пор в наплавленном металле; б) — количество водорода в наплавленном металле

Наиболее перспективный состав защитно-легирующего покрытия электрода приведен в табл. 2.

Таблица 2

Состав электродного покрытия АБ-17/РЗМ

Компонент электродного покрытия СаР2 СаСОз Лигатура ФС40РЭМ30 (ТУ 14-5-136-81)

РЗМ 81 А1 Бе

Содержание компонента электродного покрытия, % 33 33 10-14 14—18 2-4 3-4

Ряд исследователей (Б.М. Березовский В.И., И.И. Джевага, A.A. Ерохин, В.М. Илюшенко, В.И. Махненко и др.) считает, что появление пор зависит главным образом от таких параметров режима сварки, как напряжение на дуге, скорость сварки, сварочный ток. Нами проводились исследования влияния режимов наплавки и толщины покрытия электродов (5 ) на процесс порообразования (рис.2, а, б).

а) 6)

СГ 03

СС С

3- с

g 5

3" о

ё

I-

Г

1 1,25 1,5 1,75 2

Толщина покрытая, мм £ Сила (варенного тока, А

Рис.2. Зависимость относительного числа пор от: а) — толщины покрытия электрода (наплавка АБ-17/РЗМ, сила сварочного тока 90—100 А); б) — величины сварочного тока

Диапазон варьирования сварочного тока от 80 до 120 А; варьирование толщины покрытия 1,0—2,0 мм. Рекомендуемый режим наплавки при толщине электродного покрытия на сторону 1,0—1,25 мм: сила сварочного тока 90—100 А, полярность тока обратная. Техника наплавки — короткой дугой.

На основе анализа проведенных исследований процесса водородного насыщения наплавленного металла разработан расширенный комплекс технологических мероприятий по предупреждению порообразования при ручной дуговой наплавке алюминиевой бронзы на сталь.

В четвертой главе описаны исследования фазового и химического состава, структуры металла, наплавленного электродами, разработанными на основе термодинамического анализа, при различном термическом воздействии; приведены результаты исследования трибологических свойств наплавленной бронзы.

Зафиксирована малая степень проплавления (рис.3), достигнутая применением техникой наплавки короткой дугой (при силе сварочного тока 90—1 ] 0 А), что подтверждают результаты химического и микрорентгеноспектрального анализов наплавленного металла, показывающие практически исходное содержание А1 и незначительное количество Ре в верхнем (третьем) наплавленном слое металла (табл. 3).

35

¿3°

s

<u 25 c; ш

"20

115

Í 10 ф

§ 5 о

О

80 93 100 110 120

Qna csapotoro тога, А Рис.3. Влияние силы тока на степень проплавления металла

Таблица 3

Химический состав наплавленного металла

Марка электрода № наплавленного слоя Содержание элементов, %

Si Мп Al Fe Ti Ni Mg

АБ - 4/1 1 0,61 1,92 9,33 3,86 0,040 0,33 0,33

2 0,59 1,92 7,28 0,42 0,037 0,32 0,32

3 0,62 1,99 6,69 0,40 0,033 0,32 0,32

АБ-17/РЗМ 1 3,31 1.97 7,943 3,78 0,017 0,124 —

2 3,72 1,98 7,12 1,48 0,012 0,35 —

3 4,03 2,01 6,51 2,12 0,009 — -

Известно, что изменением параметров процесса (тока, скорости наплавки, напряжения на дуге, длиной дуги) можно эффективно регулировать формирование структуры наплавленного слоя, так как сочетание перечисленных параметров определяет погонную энергию процесса, величина которой влияет на температуру нагрева металла шва и зоны термического влияния, скорость нагрева и охлаждения наплавленного валика, долю участия основного металла в наплавленном.

Проведены металлографические исследования слоев металла, наплавленного электродами марок АБ-4/1 и АБ-17/РЗМ на пластину из стали СтЗ в три слоя при варьировании толщины покрытия 1,0; 1,25; 1,50; 1,75 мм и сварочного тока 80—120 А. Завышение режимов наплавки приводит к образованию в структуре верхнего наплавленного слоя металла дендритов крупных размеров (рис. 4, а, б, в). Типичная микроструктура верхнего наплавленного слоя металла характеризуется наличием по границам дендритов a-твердого раствора (светлые кристаллы ) включений эвтектоида а + у. Внутри зерен а-фазы — мелкие включения железосодержащей фазы. Результаты металлографических исследований наплавок, выполненных электродами с рациональной толщиной покрытия и рекомендованным режимом наплавки, отражены в табл. 4.

Рис. 4 Верхний (третий) наплавленный слой (X 200):

а) — наплавка электродом АБ-4/1; б) — наплавка электродом АБ-17/РЗМ; в) — наплавка электродом АБ-4/1 на завышенных режимах (сила тока 130—140А)

Таблица 4

Результаты металлографических исследований бронзовых наплавок

Марка электрода Микроструктура наплавленного слоя Твердость наплавленного металла, НУ«; Твердость ЗТВ, НУ50 Содержание а-фазы,% в слое

Нижнего Среднего Верхнего Нижнего ______ Среднего Верхнего Нижнем Среднем Верхнем

АБ-4/1 а-твердый раствор + железистые включения различного размера и формы а-твердый расвор + мелкодисперсные железистые включения а-твердый раствор + эвтектоид в междендритных пространствах 166-172 159-168 158-162 154-164 5,5-10 но гч 0-1,5

АБ-17/РЗМ , 6 1,25 1 а -твердый раствор + железистые включения различного размера и формы а-твердый расвор + мелкодисперсные железистые включения а-твердый раствор + эвтектоид 168-174 160-169 159-163 153-165 6,0-10,5 1,5-3,5 0-2,0

При многослойной наплавке железистые включения начинаются от линии сплавления, и их количество уменьшается с увеличением номера слоя. При соблюдении технологии и техники наплавки начиная со второго слоя бронза уже имеет двухфазную структуру, идентичную литой бронзе Бр АЖ 9-4. Для уменьшения отрицательного влияния железистых включений и диффузионных прослоек (соединения типа Рех81уСиг и интерметаллиды типа А1хРеу), образующихся на границе сплавления, можно рекомендовать осуществлять наплавку на

режимах, обеспечивающих минимальное проплавление основного металла. Установлено, что изменение параметров режима наплавки влияет только на состав, количество и размеры прослоек и железистых включений на линии сплавления (рис.5, а, б, в, г и 6). Характерными при этом являются постоянный химический состав и структура верхнего наплавленного слоя бронзы.

Рис.5 Микроструктура наплавленных слоев металла (X 108): а, б, в — граница сплавления стали и бронзы (а — сварочный ток 80 А; 6 — сварочный ток 100 А; в — сварочный ток 120А); г — типичная структура верхнего наплавленного слоя

80 90 100 110 120

Огесваржготаф А

Рис.6. Влияние силы тока на ширину переходной прослойки

-1-1-1-1-

ЭЛЕКТРОДАМИ, тогцуьапсфытид 1 ш

■ электрод АБ-17/РЗМ тагициэ

■ Зтктрэд Л>17/НЗМ тспциэ

Для обеспечения надежной адгезии наплавленного металла с основным рекомендована пескоструйная обработка наплавляемой поверхности детали.

Проведены сравнительные испытания однотипного материала - бронзы марки Бр АМц 9-2. Цель проведенного исследования - измерение коэффициента трения (связанного с трибологическими свойствами, главным образом, с износостойкостью), верхнего наплавленного слоя антифрикционной бронзы при наплавке электродами марок АБ-4, АБ-4/1 и АБ-17/РЗМ, а также материала того же типа в литом и горячедеформированном состояниях. Сравнительные испытания проведены на лабораторной компьютеризированной установке трения со схемой контакта «палец-диск» (рис. 7) с коэффициентом взаимного перекрытия 0,015 в условиях граничной смазки турбинным маслом Тп-22. Контр-

тело - диск, изготовленный из стали марки ШХ-15, имело твердость 45 ЖС и шероховатость поверхности 0,5 мкм.

В-ерхнин диск

Рис.7. Принципиальная схема испытаний

В ходе испытаний постоянно контролировали значение момента трения и температуру контртела на расстоянии 1 мм от поверхности трения (температура поверхности контртела устанавливалась в процессе трения в результате саморазогрева). Испытания проводились при скорости скольжения 3,25 м/с, задаваемой перед началом испытаний, и удельных нагрузках от 0,5 до 5 МПа. Удельную нагрузку (р) в зоне трения мы ступенчато повышали от 0,5 МПа до запланированного значения с шагом 1,0 МПа. Продолжительность работы на каждой ступени нагружения составляла не менее 30 мин после окончания процесса приработки, о чем мы судили по стабилизации момента трения и температуры. Далее нагрузку ступенчато понижали с шагом 1,0 МПа и продолжительностью работы на каждой ступени 15-20 мин. Значения коэффициентов 'фения испытанных бронз показаны на рис. 8.

Удельное давление р, МПа

Рис.8. Зависимость коэффициентов трения испытанных бронз от величины

удельного давления

Проведенные испытания позволяют сделать следующее заключение: формирование поверхностного слоя исследованной бронзы, определяемое способом ее изготовления, существенно влияет на коэффициент трения и, соответственно, на служебные свойства наплавленных деталей машин и механизмов. Значения коэффициентов трения алюминиевой бронзы, наплавленной усовершенствованным электродом АБ-4/1 и разработанным нами электродом АБ-17/РЗМ в данных условиях испытания сопоставимы и приблизительно в 2 раза ниже по сравнению с его значениями для материала того же типа, наплавленного электродом марки АБ-4, являющимся основой для модернизации состава электродного покрытия, а так же в литом и горячедеформированном состояниях. Следовательно, износ пары трения с использованием в качестве наплавочных материалов данных электродов будет меньше по сравнению с аналогичной парой трения. При давлении в ЗМПа бронза марки Бр Амц 9-2 в литом состоянии и наплавленная электродами АБ-4 схватывается с контртелом, чего не наблюдается при наплавке разработанными электродами АБ-4/1 и АБ-17/РЗМ.

Приложение содержит: технические условия и технологический регламент изготовления электродов марок АБ-4/1 и АБ-17/РЗМ в производственных условиях, правила приемо-сдаточных испытаний электродов, акт внедрения и акт принятия к производству и примеры использования разработанных электродов.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Изучено влияние состава электродного покрытия (флюсовых композиций) и режима наплавки на химический и структурно-фазовый составы металла типа алюминиевая бронза при нанесении его на сталь. Предложен термодинамический подход, базирующийся на металлургических способах предотвращения порообразования, который позволяет проектировать составы наплавочных материалов и наплавленного металла.

2. Исследовано влияние состава электродного покрытия (флюсовых композиций) на образование пор и трещин в наплавленном металле, а также на его трибологические свойства. Установлено, что совершенствование технологических показателей возможно путем применения сварочно-наплавочных электродных материалов карбонатно-флюоритного (основного) типа с добавками компонентов, способствующих образованию гидридов, с прогнозируемым на основе данных термодинамического анализа хода реакций составом и свойствами наплавленного металла.

3. На основе проведенных исследований разработан расширенный комплекс технологических мер по предотвращению образования дефектов при наплавке бронзы на сталь, включающий в себя пескоструйную обработку стальной поверхности непосредственно перед наплавкой, прокалку электродов при температуре 380-400 °С в течение 2-2,5 часов перед наплавкой, технику наплавки короткой дугой и т.д.

4. Проанализированы особенности кристаллизации наплавленного металла в зависимости от параметров наплавки. Составлен программный комплекс расчета состава защитно-легирующего покрытия электрода и степени противления металла, уточнены коэффициенты перехода элементов. Предложенная программа и ее алгоритм могут быть использованы для анализа процессов структурообразования и проведения расчетов применительно к другим сплавам подобных систем легирования.

5. Исследовано влияние состава обмазки электродного покрытия (стержень БрАМц 9-2) на величину коэффициента трения. Показано, что значения коэффициентов трения алюминиевой бронзы, наплавленной усовершенствованным электродом АБ-4/1 и разработанным нами электродом АБ-17/РЗМ в данных условиях испытания сопоставимы и приблизительно в 2 раза ниже по сравнению с его значениями для материала того же типа, наплавленного электродом марки АБ-4, являющимся основой для модернизации состава электродного покрытия, а также в литом и горячедеформированном состояниях. Следовательно, износ пары трения с использованием в качестве наплавочных материалов данных электродов будет меньше по сравнению с аналогичной парой трения.

6. Разработаны электродные материалы с прогнозируемыми свойствами наплавленного металла для нанесения на сталь. Наплавочный электрод марки АБ-4/1 обеспечил следующие механические свойства наплавленного металла: твердость 158-162 НУ5П; временное сопротивление разрыву 44-46 кгс/мм2; относительное удлинение 22-24%.

7. Разработана технология наплавки пар трения подшипников скольжения для деталей механизмов шагающих экскаваторов, поршней и штоков гидравлических систем, а также заварки дефектов в литых заготовках из алюминиевой бронзы (шестернях), основанная на применении электродов марки АБ-4/1.

8. Разработана технология наплавки крышек бесплатформенной инерционной системы навигации (БИНС) и комплексной системы управления (КСУ), основанная на применении электродов марки АБ-17/РЗМ.

9. Разработаны технические условия и технологический регламент изготовления электродов марок АБ-4/1 и АБ-17/РЗМ. Производство электрода марки АБ-4/1 освоено ЗАО «Завод сварочных материалов», Березовский Свердловской области.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1. Степанов, Б.В. Структура и механические свойства наплавленного металла для антифрикционных поверхностей [Текст] / Б.В. Степанов, Л.Т. Плак-сина, A.C. Чуркин // Сварка Урала - 2001: Тез. докл. 20-й науч.-техн. конф. сварщиков Урала. - Н. Тагил: НТИ (ф) ГОУ ВПО УГТУ - УПИ, 2001. - С. 137.

2. Плаксина, Л.Т. Разработка и исследование флюсовых композиций для наплавки алюминиевых бронз [Текст] /Л.Т. Плаксина, A.C. Чуркин, Б.В. Степанов // Сварка, наплавка и специализированное оборудование в ремонте и восстановлении деталей машин: Сб. тез. докл. 7-й науч.-техн. конф. — Екатеринбург: ГОУ УГТУ-УПИ, 2001. - С. 55-57.

3. Плаксина, Л.Т. Оптимизация состава флюсовых композиций для наплавки алюминиевых бронз [Текст] / J1.T. Плаксина // Материалы и технологии XXI века: Сб. материалов Всерос. науч.-техн. конф. в 3 ч. Ч. 3. — Пенза, 2001. — С. 167-170.

4. Степанов, Б.В. Химический и фазовый состав слоев электродуговой наплавки под флюсом бронзы на сталь [Текст] / Б.В. Степанов, JI.T. Плаксина, A.C. Чуркин // Сварка Урала. - 2002: Тез. докл, науч.-техн. конф. сварщиков уральского региона. — Курган: Изд-во Курганского гос. ун-та, 2002. — С. 96-97.

5. Плаксина, Л.Т. Исследование и разработка антифрикционных бронз и технологии их наплавки на крупногабаритные стальные детали [Текст] / JI.T. Плаксина, A.C. Чуркин, М.П. Шалимов, Б.В. Степанов // Инновации в машиностроении: Сб. статей 2-й Всерос. науч.-практ. конф. — Пенза, 2002. — С. 55-58.

6. Плаксина, Л.Т. Оптимизация состава флюсовых композиций и технологии наплавки антифрикционных алюминиевых бронз [Текст] / JI.T. Плаксина, A.C. Чуркин, М.П. Шалимов, Б.В. Степанов // Наплавка и напыление как эффективные способы повышения срока службы деталей машин и оборудования: Тез. докл. науч.-техн. конф. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ - УПИ, 2002. - С. 82-83.

7. Плаксина, Л.Т. Химический и фазовый состав металла при наплавке антифрикционных бронз на сталь [Текст] / JI.T. Плаксина, A.C. Чуркин, М.Г1. Шалимов, Б.В. Степанов // Сварка Урала-2003: Сб. докл. 22-й науч.-техн. конф. сварщиков Уральского региона с междунар. участием, посвященной 100-летнему юбилею академика H.H. Рыкалина. — Киров: Изд-во Вятского гос. ун-та, 2003.-С. 43-45.

8. Плаксина, Л.Т. Разработка и исследование электродов для наплавки антифрикционных алюминиевых бронз на сталь [Текст] / Л.Т. Плаксина, A.C. Чуркин, М.П. Шалимов, Б.В. Степанов // Инновационные технологии в педагогике и на производстве: Тез. докл. IX межрегион, науч.-практ. конф. молодых ученых и специалистов. - Екатеринбург: Изд-во РГППУ, 2003. - С. 185-186.

9. Плаксина, Л.Т. Оптимизация состава электродных покрытий для наплавки антифрикционных бронз [Текст] / Л.Т. Плаксина, A.C. Чуркин, Б.В. Степанов, A.M. Полетаев // Модернизация оборудования и технологий как условие обеспечения, конкурентоспособности и безопасности производства: Тез. докл. науч.-практ. конф, в рамках III междунар. специализированной выставки «Сварка, Нефтегаз». - Екатеринбург: Изд-во ЗАО «Уральские выставки-2000», 2003.-С. 62-63.

10. Плаксина, Л.Т. Расчет возможности восстанавливаемых процессов при микролегировании бронз через электродное покрытие оксидами [Текст] / Л.Т. Плаксина, A.C. Чуркин, Б.В. Степанов, A.M. Полетаев // Модернизация оборудования и технологий как условие обеспечения конкурентоспособности и безопасности производства: Тез. докл. науч.-практ. конф. в рамках III междунар. специализированной выставки «Сварка, Нефтегаз» - Екатеринбург: Изд-во ЗАО «Уральские выставки-2000», 2003. - С. 60-61.

11. Плаксина, Л.Т. Расчет и апробация электродов для наплавки антифрикционных бронз [Текст] / Л.Т. Плаксина, A.C. Чуркин, Б.В. Степанов, A.M. Полетаев // «Сварка и контроль 2004»: Всерос. с междунар. участием науч,-

техн. конф., посвященная 150-летию со дня рождения Н.Г. Славянова: сб. докл.: в 3 т. - Пермь, 2004. Т. 3. - С. 39-43.

12. Плаксина, JI.T. Расчет электродов для наплавки антифрикционных бронз. [Текст] / Л.Т. Плаксина, A.C. Чуркин // Инновационные технологии в педагогике и на производстве: Тез. докл. X межрегион, науч.-практ. конф. молодых ученых и специалистов. - Екатеринбург: Изд-во РГППУ, 2004. - С. 160-161.

13. Плаксина, Л.Т. Исследование электродов для наплавки антифрикционных бронз [Текст] / JI.T. Плаксина, A.C. Чуркин // Инновационные технологии в педагогике и на производстве: Тез. докл. X межрегион, науч.-практ. конф. молодых ученых и специалистов. - Екатеринбург: Изд-во РГППУ, 2004. -С. 162-163.

14. Плаксина, JI.T. Разработка электродов для наплавки антифрикционных бронз [Текст] / Л. Т. Плаксина, A.C. Чуркин, A.M. Полетаев, В.В. Яковлев, Б.В. Степанов, A.A. Вишневский, Б.А. Кулишенко // Технология ремонта, восстановления, упрочнения и обновления деталей машин, механизмов, оборудования и металлоконструкций: Материалы 6-й междунар. практ. конференции-выставки. - СПб.: Изд-во СПб гос. унт-та, 2004. - С. 110-113.

15. Плаксина, JI.T. Совершенствование наплавки бронзой [Текст] / Л. Т. Плаксина // Материалы науч.-техн. конф. «Наука - образование - производство», посвященной 60-лстию Нижнетагильского технологического ин-та УГТУ -УПИ: в 3 т. - Т. 2: Сварка, реновация, инженерия поверхности. - Н. Тагил: НТИ(ф) ГОУ ВПО УГТУ - УПИ, 2004. - С. 3 5-40.

16. Плаксина, JI.T. Применение термодинамических методов при разработке сварочных материалов для наплавки бронзы на сталь [Текст] / Л. Т. Плаксина // Материалы 7-й междунар. практ. конференции-выставки «Технология ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки». - СПб.: Изд-во С.-Петерб. гос. ун-та, 2005. - С. 72-80.

17. Плаксина, JI.T. Разработка электродов и исследование свойств слоев электродуговой наплавки бронзы на сталь [Текст] / Л. Т. Плаксина, Б.В. Степанов // Сварка и контроль — 2005: Материалы докладов 24-й науч.-техн. конф. сварщиков Урала и Сибири. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005. - С. 146-152.

18. Плаксина, JI.T. Трибологические свойства наплавленной бронзы. [Текст] / Л. Т. Плаксина // Тез. докл. науч.-техн. конф. в рамках 4-й Междунар. специализированной выставки «Сварка, Нефтегаз». - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ - УПИ, 2004. - С. 46-48.

19. Плаксина, JI.T. Улучшение состава покрытий бронзовых электродов [Текст] / Л. Т. Плаксина // Ремонт, восстановление, модернизация. - 2005. - №7. - С. 9-13. (рецензируемое издание, рекомендованное ВАК)

20. Плаксина, Л.Т. Расчет и экспериментальная проверка электродов для наплавки бронз [Текст] / Л.Т. Плаксина, A.C. Чуркин, A.M. Полетаев. // Проблемы электроэнергетики, машиностроения и образования: Сб. науч. трудов / Под ред. Г.К. Смолина. - Екатеринбург: Изд-во РГППУ, 2005. - С. 181-185.

21. Плаксина, Л.Т. Исследование трибологических свойств наплавленной бронзы [Текст] / Л. Т. Плаксина // Инновационные технологии в педагогике и

на производстве: Материалы XI межрегион, науч.-практ. конф. молодых ученых и специалистов. - Екатеринбург: Изд. во РГППУ, 2005. - С.141-143.

22. Плаксина, Л.Т. Разработка и исследование флюса для электродуговой наплавки алюминиевых бронз [Текст] / Л.Т.Плаксина, Б.В. Степанов // Проблемы электроэнергетики, машиностроения и образования: Сб. науч. трудов / Под ред. Т.К. Смолина. - Екатеринбург: Изд-во РГППУ, 2005. - С. 82-88.

23. Плаксина, Л. Т. Электроды для наплавки алюминиевых бронз // [Текст] / Л.Т.Плаксина // Наука — образование — производство: опыт и перспективы развития: Материалы регион, науч.-техн. конф.: в 4 т. - Н. Тагил: НТИ (ф) УГТУ -УПИ, 2007. Т. З.-С. 46.

24. Плаксина, Л.Т. Оптимизация состава электродных покрытий для наплавки алюминиевых бронз [Текст] / Л.Т.Плаксина // Сварка: традиции и тенденции»: Сб. докл. науч.-техн. конф. в рамках 6-й Междунар. специализированной выставки «Сварка, Нефтегаз». — Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ—УПИ, 2006.-С. 57-58.

25. Плаксина, Л.Т. Оптимизация электродов для наплавки алюминиевых бронз [Текст] / Л.Т. Плаксина, Е.А. Зеленин // Образование и производство: Тез. докл. регион, науч.-практич. конф. — В. Салда: Филиал УГТУ—УПИ, 2007. -С. 87-88.

26. Плаксина, Л.Т. Влияние состава электродных покрытий и режима на порообразование при наплавке алюминиевой бронзой [Текст] / Л.Т. Плаксина, Б.А. Потехин // Сварка. Контроль и диагностика: Сб. докл. науч.-техн. конф. в рамках 7-й Междунар. специализированной выставки. — Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ - УПИ, 2007. - С. 47-49.

27. Плаксина, Л.Т. Исследование трибологических свойств наплавленной бронзы [Текст] / Л.Т. Плаксина, В.В. Илюшин, Б.А. Потехин // Сварка. Диагностика и контроль: сб. докл. науч.-техн. конф. в рамках 8-й Междунар. специализированной выставки. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2008. - С. 21-22.

28. Плаксина, Л.Т. Исследование трибологических свойств алюминиевой бронзы [Текст] / Л.Т. Плаксина, В.В. Илюшин, Б.А. Потехин // Наука — образование — производство: опыт и перспективы развития: материалы регион, науч.-техн. конф.: в 3 т. - Н. Тагил: НТИ (ф) УГТУ - УПИ. 2009. Т. 3. - С. 79-80.

29. Каржавин, В.В. Исследование трибологических свойств наплавленной алюминиевой бронзы [Текст] / В.В. Каржавин, Л.Т. Плаксина, В.В. Илюшин, Б.А. Потехин // Вестник машиностроения. — 2010. —№1. — С. 30-34. (рецензируемое издание, рекомендованное ВАК).

30. Karzhavin, V. V. Frictional Properties of Aluminum Bronze Facings [Text] / V. V.Karzhavin, L. T. Plaksina, V. V. Ilyushin, and B. A. Potekhin // Russian Engineering Research. - 2010. Vol. 30, - No 1. - P. 26-30.

31. Каржавин, В.В. Исследование свойств слоев электродуговой наплавки бронзы на сталь [Текст] / В.В. Каржавин, Л.Т. Плаксина, В.В. Илюшин, Б.А. Потехин // Сварочное производство. — 2010. — №6. — С. 13-17 (рецензируемое издание, рекомендованное ВАК)

Подписано в печать 19.10.10. Формат 60x84/16 . Бумага для множ. аппаратов. Печать плоская. Усл. псч. л. 1,4. Уч.-изд. л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ № ГОУ ВПО «Российский государственный профессионально-педагогический

университет». 620012, Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11._

Ризограф ГОУ ВПО «Российский государственный профессионально-педагогический университет». Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11

ВВЕДЕНИЕ

1. СВОЙСТВА АЛЮМИНИЕВЫХ БРОНЗ. ИЗУЧЕНИЕ СВАРОЧНЫХ 7 И НАПЛАВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1. Основные свойства алюминиевых бронз

1.2. Особенности сварки и наплавки алюминиевых бронз

1.3. Изучение сварочных материалов для наплавки алюминиевых бронз

1.4. Причины образования пор при дуговой наплавке стальных 35 поверхностей алюминиевой бронзой. Состояние проблемы

1.5. Особенности процессов трения и изнашивания алюминиевых бронз

ВЫВОДЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СОСТАВА И СВОЙСТВ НАПЛАВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

2.1. Вероятные источники поступления водорода в ванну расплавленного 50 металла

2.1.1. Основной металл

2.1.2. Электродное покрытие 56 2.3. Термодинамические методы разработки состава сварочных и наплавочных материалов типа алюминиевые бронзы

Выводы по главе

3. РАЗРАБОТКА СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ НАПЛАВКИ АЛЮМИНИЕВОЙ БРОНЗОЙ НА СТАЛЬ

3.1. Совершенствование состава электродных покрытий на основе 74 термодинамических методов

3.2. Разработка состава электродных покрытий на основе 83 термодинамического анализа

3.3. Анализ водородного насыщения при наплавке стальных поверхностей деталей алюминиевыми бронзами

3.4. Технологические меры предупреждения образования пор

Выводы по главе

4. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ НАПЛАВОЧНЫХ 116 МАТЕРИАЛОВ

4.1. Исследование химического состава и структуры наплавленной 116 бронзы

4.1.1. Исследование химического состава и структуры металла 116 наплавленного электродами улучшенного состава

4.1.2. Исследование химического состава и структуры металла, 127 наплавленного электродами АБ-17/РЗМ.

4.2. Исследования трибологических свойств наплавленной бронзы 140 Выводы по главе

Повышение надежности и долговечности выпускаемого и находящегося в эксплуатации оборудования является одной из основных задач увеличения эффективности и конкурентоспособности отечественного машиностроительного производства. Трение «металл по металлу» деталей существенно ограничивает срок службы оборудования различного назначения. Наплавка алюминиевых бронз на поверхности деталей пар трения скольжения является не только рациональным технологическим процессом, дающим значительную экономию цветных металлов, но, зачастую, — единственно возможным способом изготовления таких деталей.

Как показывает опыт, наплавка алюминиевых бронз наиболее универсальными способами, в частности наплавка штучными электродами, обеспечивающими наплавленный металл определенного структурно - фазового состава, связана с рядом трудностей металлургического и технологического характера. Предупреждение образования пор в наплавленном металле и трещин на границе сплавления при наплавке алюминиевой бронзы на сталь продолжают оставаться актуальными проблемами, в решении которых особое внимание уделяют использованию специальных наплавочных материалов. Выбор рационального состава защитно-легирующего покрытия электрода в сочетании с целесообразной технологией наплавки часто связан с необходимостью выполнения большого объема экспериментальных работ, не всегда приводящих к желаемому результату.

В связи с этим при разработке наплавочных материалов оказывается оправданным применение термодинамических методов, базирующихся на оценке возможности взаимодействия расплавленного металла со шлаками и газами. Развитие термодинамического подхода применительно к моделированию процесса наплавки многокомпонентного медно-алюминиевого сплава, обеспечивающего беспористый износостойкий наплавленный металл в условия трения «металл по металлу», представляется весьма перспективным. Однако использование данного подхода ограничено противоречивостью существующих сведений о термодинамических характеристиках реакций взаимодействия медно -алюминиевых и шлаковых расплавов.

Данная работа посвящена формированию подхода, позволяющего получить расчетным путем на основе термодинамических методов составы защитно -легирующих покрытий электродов, определяющих рациональный химический и структурно-фазовый состав наплавленного металла, а также разработке технологии дуговой наплавки алюминиевой бронзы на сталь, обеспечивающей высокое качество и работоспособность наплавленного металла в условиях трения «металл по металлу».

Для решения поставленных задач проведено исследование причин образования пор при дуговой наплавке алюминиевой бронзы на сталь и предложен расширенный комплекс технологических мер их предотвращения'. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность применения термодинамических методов, позволяющих прогнозировать химический и структурно-фазовый состав медно-алюминиевых наплавочных сплавов, обеспечивающих беспористый наплавленный металл. Предложен термодинамический подход расчета защитно-легирующего покрытия электрода для наплавки медно - алюминиевыми сплавами, базирующийся на металлургических методах предотвращения порообразования. С применением термодинамических методов скорректированы составы ранее разработанных электродных покрытий с улучшенными механическими свойствами наплавленного металла. На основе термодинамического анализа разработаны наплавочные материалы, обеспечивающие получение беспористого наплавленного металла. Применение разработанных электродов обеспечивает отсутствие трещин в наплавленном металле и околошовной зоне во всем диапазоне исследуемых режимов наплавки.

Установлены зависимости влияния толщины покрытия электрода и режимов наплавки на образование пор, интерметаллидов, железистых включений и диффузионных прослоек в наплавленном металле, снижающих его* качество. Определены рациональные технология и техника наплавки, обеспечивающие уменьшенную степень проплавления основного металла, а также рациональный структурно - фазовый состав наплавленного металла. Изучено влияние легирования и технологии изготовления алюминиевой бронзы на трибологические свойства.

Разработан программный комплекс, позволяющий выполнять расчет состава защитно - легирующего покрытия электрода и сложнолегированного наплавленного металла, а также степень проплавления основного металла.

С применением указанного программного комплекса разработаны:

1) электрод марки АБ - 4/1, состав покрытия которого скорректирован по сравнению с известным электродом АБ - 4, что позволило обеспечить улучшение механических свойств наплавленного металла. Производство данного электрода освоено ЗАО «Завод сварочных материалов», Березовский Свердловской области.

2) электрод марки АБ-17/РЗМ, обеспечивающий, необходимые свойства наплавленного металла благодаря своей металлургической-активности.

Разработаны технические условия и технологический регламент изготовления электродов марок АБ-4/1 и АБ-17/РЗМ.

Автор выражает искреннюю признательность сотрудникам кафедры «Сварочное производство» РГППУ, «Технология металлов» УГЛТА, кафедры «Технология сварочного производства» УГТУ-УПИ, УГС ОАО «Уралмашза-вод», ЗАО «Завод сварочных материалов» и ЗАО «НЛП «ТСП» за помощь, оказанную при работе над диссертацией.

Автор считает своим долгом выразить благодарность за консультации и помощь д.х.н., проф. Чуркину A.C. в проведении термодинамического анализа применительно к моделированию процесса наплавки многокомпонентного медно-алюминиевого сплава.

Отдельная благодарность заведующему кафедрой технологии металлов УГЛТА д.т.н., проф. Потехину Б.А.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Изучено влияние состава электродного покрытия (флюсовых композиций) и режима наплавки на химический и структурно-фазовый составы металла типа алюминиевые бронзы при нанесении его на сталь. Предложен термодинамический подход, базирующийся на металлургических способах предотвращения порообразования, позволяющий проектировать составы наплавочных материалов и наплавленного металла.

2. Исследовано влияние состава электродных покрытий (флюсовых композиций) на образование пор и трещин в наплавленном металле, а также на трибологические свойства. Установлено, что совершенствование технологических показателей возможно путем применения сварочно - наплавочных электродных материалов карбонатно - флюоритного типа с добавками компонентов, способствующих образованию гидридов, с прогнозируемым составом и свойствами наплавленного металла на основе данных термодинамического анализа хода реакций.

3. На основе проведенных исследований разработан расширенный комплекс технологических мер предотвращения порообразования при наплавке бронзы на сталь, включающий в себя, в частности, пескоструйную или и дробеструйную обработку стальной поверхности непосредственно перед наплавкой, хранение сменного запаса электродов на рабочем месте сварщика в специальных герметических пеналах с влагопоглотителем или в термостатах, прокалку электродов непосредственно перед наплавкой при температуре 380-400°С в течение 2-2,5 часов, технику наплавки короткой дугой и т.д.

4. Исследованы особенности кристаллизации наплавленного металла в зависимости от параметров наплавки. Составлен программный комплекс расчета защитно-легирующего покрытия электрода и степени проплавления металла, уточнены коэффициенты перехода элементов. Предложенная программа и ее алгоритм могут быть использованы для анализа процессов, структурообразова-ния и проведения расчетов в других сплавах подобных систем легирования:

5. Исследовано влияние состава обмазки электродного покрытия (стержень БрАМц 9-2) на величину коэффициента трения. Показано, что значения коэффициентов трения алюминиевой бронзы, наплавленной усовершенствованным электродом АБ-4/1 и вновь разработанным электродом АБ-17/РЗМ в данных условиях испытания сопоставимы и приблизительно в 2 раза ниже по сравнению с его значениями для материала того же типа, наплавленного электродом марки АБ-4, являющимся основой для модернизации состава электродного покрытия, а так же в литом и горячедеформированном состояниях. Следовательно, износ пары трения с использованием в качестве наплавочных материалов данных электродов будет меньше по сравнению с аналогичной парой трения.

6. Разработаны электродные материалы с прогнозируемыми свойствами наплавленного металла применительно для нанесения на сталь. Разработанный наплавочный электрод марки АБ-4/1 обеспечил получение в наплавленном металле следующие механические свойства: твердость наплавленного металла 158-162 НУ5о; временное сопротивление разрыву 440 - 460 МПа; относительное удлинение 22 - 24%.

7. Разработана технология наплавки пар трения подшипников скольжения механизмов шагающих экскаваторов, поршней и штоков гидравлических систем, а также заварки дефектов в литых заготовках из алюминиевой бронзы (шестерни), основанная на применении электродов марки АБ-4/1.

8. Разработана технология наплавки крышек БИНС (бесплатформенной инерционной системы навигации) и КСУ (комплексной системы управления), основанная на применении электродов марки АБ-17/РЗМ.

9. Разработаны технические условия и технологический регламент изготовления электродов марок АБ-4/1 и АБ-17/РЗМ. Производство электрода марки АБ-4/1 освоено ЗАО «Завод сварочных материалов», г. Березовский Свердловской области.

1. Смирягин А.П., Смирягина H.A., Белова A.B. Промышленные цветные металлы и сплавы. М.: Металлургия, 1974. 488 с.

2. Осинцев O.E., Федоров В.Н. Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки. Справочник. М.: Машиностроение, 2009. 336 с.

3. Сучков Д.И. Медь и ее сплавы. М.: Металлургия, 1967. 248 с.

4. Клячкин Я.Л. Сварка цветных металлов и сплавов. М.: Машиностроение, 1964. 335 с.

5. В.В. Редчиц, В.А. Фролов, В.А. Казаков, Л.И. Лукин. Пористость при сварке цветных металлов. М.: Издательский центр «Технология машиностроения», 2002. 335 с.

6. Подгаецкий В.В. Некоторые особенности сварки меди под флюсом и металлическим электродом // Автоматическая сварка. 1955. №3.

7. Джевага И.И. Исследование образования пор при механизированной электродуговой сварке меди и ее сплавов // Сварочное производство. 1968. №9. С.1-4.

8. Фролов В.В. Поведение водорода при сварке плавлением. М.: Машиностроение, 1966. 164 с.

9. Фрумин И.И. Автоматическая дуговая наплавка. М.: Металлургиздат, 1961.421 с.

10. Кириллов A.A., Поляков В.М. Электродуговая наплавка бронзы на сталь. Сб. УЗТМ «Технология машиностроения» (сварка). М.: Машгиз, 1952. 147 с.

11. Джевага И.И. Механизированная электродуговая сварка под флюсом алюминиевых бронз. Л.: изд. ЛДНТП, 1967. 23 с.

12. Алюминиево-никелевые бронзы / под ред. Е. Туши. М.: Металлургия, 1966. 71 с.

13. Закс И.А. Электроды для дуговой сварки цветных металлов и сплавов: Справочное пособие. СПб: Стройиздат, СПб, 1999. 192 с.

14. Абрамович В.Р., Демянцевич В.П., Ефимов Л.А. Сварка плавлением меди и сплавов на медной основе. Л.: Машиностроение, 1988. 215 с.

15. Баранов А. В., Вайнерман А. Е., Чумакова И. В., Беляев Н. В. Создание присадочных материалов и технологических процессов сварки изделий из сложнолегированных сплавов на медной основе // Металлургия сварки и сварочные материалы. СПб.: 1998. С.149-153.

16. Илюшенко В.М. и др. Антифрикционные свойства наплавленной бронзы // Автоматическая сварка. 1968. №10. С.77.

17. Коперсак Н.И: и др. Исследование адсорбционного проникновения меди в околошовную зону при наплавке меди на' малоуглеродистую сталь. Вестник Киевского политехнического института, серия «Машиностроение». №6. 1969. С. 95-100.

18. Вайнерман А.Е., Пичужкин С.А. Исследование особенностей сварки алюминиевых бронз со сталями // Труды конференции молодых ученых и специалистов ЦНИИ КМ «Прометей» 2004 г. Санкт-Петербург, 2005. С.59-67.

19. Ishida Tsuneo. The brazing reaction of iron base metal with copper. 1. On the dissolution of solid into molten copper. «Sciens Repts Recearce Institute Tohoku University», 1970. №1. p. 1-7.

20. Тимофеев В.И., Исаев И.И. Наплавка сплавов меди на стальные поверхности // Автоматическая сварка. 1965. №4. С.34-37.

21. Орлик Г. В. Разработка техники и технологии наплавки алюминиевой-бронзы на сталь комбинированным аргонодуговым способом: дисс. на соискание уч. степ. канд. тех. наук. М., 2002. 151с.

22. Вайнерман А.Е. и др. Плазменная-наплавка металлов. М.: Машиностроение, 1969. 191" с.

23. Вайнерман А.Е., Сютьев А.Н. Исследование образования прослоек в зоне сплавления при взаимодействии жидких медных сплавов со сталью. // Автоматическая сварка. 1971. №12. С. 18-21.

24. Горохов Ю.В. и др. Обобщение результатов исследований и внедрения наплавки медных сплавов на сталь, Сб. «Совершенствование и развитие сварочного производства», Хабаровск, ЦНТИ, 1970. С. 38-41.

25. Исследование, отработка режимов и способа нанесения антифрикционных бронз на стальные детали машин, работающих в условиях экстремальных нагрузок (отчет НИИтяжмаш ПО «Уралмаш»), №Б80011787, Свердловск, 1981. 183 с.

26. Илюшенко В.М. Новые сварочные материалы для сварки меди и бронзы. Киев, ИЭС АН УССР; информ. письмо №2. 1978. 4с.

27. Степанов Б.В., Филимонов Б.В., Бабина Ф.М. Наплавка бронзы БрАЖМц 10-3-1,5 и БрАМц 9-2 на хромо-никель-молибденовые конструкционные стали.,сб. «Сварочное производство. Автоматизация: Новые методы и материалы», Ижевск: Удмуртия, 1977. 38-41 с.

28. Корчемный В.В., Скорина Н.В., Аношин В.А. Разработка электродов для сварки и наплавки алюминиевых бронз // Автоматическая сварка. 2007. №8. С. 8-40.

29. Филимонов Б.В., Степанов Б.В. Наплавка и сварка бронзы плавящимся электродом в среде аргона. Сб. «Прогрессивные методы наплавки и износостойкие материалы», Харьков, 1970. С. 137-138.

30. Миличенко С.Д., Быковский О.Г. Наплавка высокоалюминиевой бронзой. //Автоматическая сварка. 1968, №7. С. 59-60.

31. Б.В. Степанов, Л.Т. Плаксина, A.C. Чуркин. Структура и механические свойства наплавленного* металла для- антифрикционных поверхностей.

32. Сварка Урала 2001. Тезисы докладов 20-й научно-технической конференции сварщиков Урала. (22.02- 2.03.01). Н.Тагил: НТИ(ф) ГОУ ВПО УГТУ - УПИ, 2001. С.137.

33. Рязанцев В.И., Федосеев В.А. Металлургическая и технологическая пористость алюминиевых сплавов при дуговой сварке // Сварочное производство, 2001. №11. С.22-26.

34. Редчиц В.В. Современное состояние и проблемы предупреждения пор при сварке плавлением цветных металлов. Киев: ИЭС им. Е.О. Патона, 1990. С.4.

35. С.М. Гуревич. Справочник по сварке цветных металлов. Киев: Науко-ва думка, 1990. 511 с.

36. Ольшанский Н. А. Новые методы сварки и конструкции автоматов: дисс. на соискание уч. степ. канд. тех. наук, М. 1951.

37. Подгаецкий В. В. Некоторые особенности сварки меди под флюсом металлическим электродом. //Автоматическая сварка. 1955. № 3.

38. Сапиро JI.C. О статье В. Т. Золотых «Испарение цинка и образование пор в металле шва при сварке латуни».//Сварочное производство. 1956. № 10.

39. Фролов В.В. Особенности металлургических процессов при сварке меди и ее сплавов под керамическими флюсами. Сборник «Межвузовская конференция по сварке». М.: Машгиз, 1958.

40. Бенуа Ф. Ф., Озолин В. Ю. Новые электроды для сварки бронз и заварки пороков бронзового литья. ЛДНТП, № 66, 1955.

41. Джевага И.И. Электродуговая сварка цветных металлов и сплавов. — Л.: Судпромгиз, 1961.

42. Rentgen P., Miuller F., Metallwirtschaft, 1943, 13.

43. Чурсин В.М., Пименов A.M. Газы в медных сплавах // Литейное производство. 1966. №6.

44. Чурсин В.М., Пименов A.M. // Цветная металлургия. 1965. №12.

45. Пименов A.M., Чурсин В.М. // Цветная металлургия. 1965. №23.

46. Чурсин В.М. Газы в алюминиевой бронзе: дисс. на соискание уч. степ, канд.тех. наук. 1971, 155 с.

47. Бадьянов Б.Н. Термодинамический метод расчета при разработке сварочных процессов // Сварочное производство. 1997. №11. С.30-33.

48. Ando R., Nichikawa D., Wada H. A consideration on the mechanism of penetration in arc welding // J. of Lapan Weld. Soc. 1968, Vol.37. No.4. P.359 368.

49. Березовский Б.М. Математические модели дуговой сварки: В 3 т. — Том 3. Давление дуги, дефекты сварных швов, перенос электродного металла. -Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2003. С.235.

50. Шипулин А.П. Улучшение технологии сварки бронзы БрХ08 под флюсом // Сварочное производство. 1972. № 2. С. 21-22.

51. Походня И.К. Газы в сварных швах. М.: Машиностроение, 1972. 265с.

52. Походня И.К., Махненко В.И. О кинетике образования пор в сварных швах //Автоматическая сварка. 1971. № 7. С.20-23.

53. Ерохин A.A. Основы сварки плавлением. Физико-химические закономерности. М.: Машиностроение, 1973. 448 с.

54. Сварочные материалы для дуговой сварки: Справочное пособие: В 2 т. Том 2: Сварочные проволоки и электроды / H.H. Потапов, Д.Н. Баранов и др.; Под общ. ред. H.H. Потапова. М.: Машиностроение, 1993. 238 с.

55. Кудряшов О.Н., Виноградов B.C. О пористости в сварных соединениях алюминиевых сплавов // Сварочное производство. 1992. № 10. С. 21-23.

56. Левченко A.M., Григорьев Б.Л., Семендяев Б.В., Ворновицкий В.Н. Электроды для сварки и наплавки алюминиевых бронз различного назначения // Металлургия сварки и сварочные материалы (сборник докладов к 100-летию СПб ГТУ) СПб.: 1998. С. 154-163.

57. Сидлин З.А., Яровинский Х.Л. Усовершенствованные электроды для сварки и наплавки бронз. // Сварочное производство. 1981. № 7. С.42-43.

58. Поляков С. Г., Довбищенко И. Г., Машин В. С, Боева Г. Е., Король В. Г. Коррозионная стойкость сварных соединений и алюминиевых сплавов, содержащих до 2,7% примесей железа и кремния // Автоматическая сварка. 1995. № 8. С. 31-34.

59. Рабкин Д. М. Металлургия сварки плавлением алюминия и его сплавов. Киев: Наукова думка. 1986. 254 с.

60. Филимонов Б.В. Исследование и разработка технологии дуговой наплавки алюминиевых бронз применительно к изготовлению крупногабаритных деталей машин тяжелого машиностроения: дисс. на соискание уч. степ, канд.тех. наук. Свердловск, 1982. 157 с.

61. Головко В.В. Пути снижения содержания водорода в металле сварных соединений низколегированных сталей при сварке под флюсом // Автоматическая сварка. 2006. №11. С. 37- 40.

62. Любарский A.M., Палатник J1.C. Металлофизика трения. М.: Металлургия, 1976. 176 с.

63. Кутьков А.А. Износостойкие и антифрикционные покрытия. М.: Машиностроение, 1976. 152 с.

64. Рыбакова JI.M., Куксенова Л.И. Структура и износостойкость металла. М.: Машиностроение, 1982. 212 с.

65. Гаркунов Д.Н. Триботехника (износ и безысносность): Учебник. 4-е изд., перераб. и доп. М.: МСХА, 2001. 616 с.

66. Трение, износ и смазка (трибология и триботехника) / Чичинадзе А.В., Берлинер Э.М., Браун Э.Д. и др.; Под общ. ред. А.В. Чичинадзе. М.: Машиностроение, 2003. 576 с.

67. Фролов В.В. Термодиффузионные процессы в основном металле при сварке // Сварочное производство. 1960. №9.

68. Prediction of weld Metal Hydrogen Levels Obtained under Jest Conditions, Welding journal, 1973, №9.

69. Способ электродуговой сварки. Патент США 3 357420, 1971.

70. Теоретические основы сварки. Под ред. Фролова В.В. М.: Высш. шк., 1970. 591 с.

71. Аристов B.C. и др. Изменение содержания водорода в металле шва в зависимости от времени года и диаметра электродов // Сварочное производство. 1966. № 10. С. 10-11.

72. Походня И.К., Явдощин И.Р. и др. Металлургия дуговой сварки. Взаимодействие металла с газами. Под общ. ред. И.К. Походни. Киев: Наукова думка, 2004. 441с.

73. Van Wortel А.С. Draft. Reproducibility and reliability of hydrogen measurement at a level of less than 5 mbper 100 g deposit weld metal (SMAW). 27 p. (IIWDoc. II-A-754-88).

74. Ruge J., Dickehut G. Method for prediction of the content of diffusible hydrogen in the weld metal under the influence of atmospheric moisture. 5 p. (IIW Doc. II-A—889-93).

75. Багрянский K.B. Электродуговая сварка и наплавка под керамическими флюсами. Киев: Техника, 1976. 198с.

76. Матвеев М.А. Термографическое исследование дегидратации силикатов натрия, гидратированных в стекловидном состоянии // Физическая химия. 1953. № 27, вып. 2. С. 140-142.

77. Матвеев М.А., Гужавина Е.Т. О структурных и минерально-фазовых превращениях при твердении водных растворов щелочных силикатов // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. 1967. № 3, №4. С. 695-698.

78. Марченко А.Е., Скорина Н.В., Супрун С.А. Водоудерживающая способность щелочных силикатов и ее влияние на дегидратацию электродных покрытий //Информационные материалы СЭВ. 1987. Вып. 1(31). С. 43-60.

79. Походня И.К., Явдощин И.Р., Юрлов Б.В. Влияние некоторых технологических факторов на содержание диффузионного водорода в швах, сваренных электродами с основным покрытием // Автоматическая сварка. 1981. №1. С.31-33.

80. Марченко А.Е., Скорина Н.В., Ворошило B.C. Влияние технологических факторов на гигроскопичность покрытий основных электродов // Новые сварочные материалы: Материалы научно-технического семинара 25-26 марта, 1988. Л., 1988. С. 42-49.

81. Chew В. Hydrogen control of basic coated MMA welding electrodes the relationship between coating moisture and weld hydrogen // Metal Construction. 1982. N 14(7). P. 373-377.

82. Marshall A.W., Farrar J.S.M Progress in moisture / hydrogen control of lime-fluorspar and lime-titanic electrodes // 1st Intern, conf. Birmington. 13-15 September, 1983. Cambridge, 1984. P. 28-10.

83. Я.И. Герасимов, A.H. Крестовников, B.C. Шахов. Химическая термодинамика в цветной металлургии. Ч. 3. М.: Металлургиздат, 1960.

84. Р. Раддл. Физическая химия пирометаллургии меди. М.: Иностранная литература, 1955. 166 с.

85. В.И. Смирнов, A.A. Цейдлер, И.Ф. Худяков, А.И. Тихонов. Металлургия меди, никеля и кобальта, ч. 1. М.: Металлургиздат, 1966. 496 с.

86. В.И. Смирнов, A.A. Цейдлер, И.Ф. Худяков, А.И. Тихонов. Металлургия меди, никеля и кобальта, ч. 2. — М.: Металлургиздат, 1966. — 405 с.

87. Ванюков A.B., Зайцев В.Я. Теория пирометаллургических процессов. М.: Металлургия, 1973. 504 с.

88. Цейдлер A.A. Металлургия меди и никеля. М.: Металлургиздат, 1958.392 с.

89. Ванюков A.B., Зайцев В.Я. Шлаки и штейны цветной металлургии. М.: Металлургия, 1969. 406 с.

90. Худяков И.Ф., Тихонов А.И, Деев В.И., Набойченко С.С. Металлургия меди, никеля и кобальта, ч. 1, Металлургия меди. М.: Металлургия, 1977. 296 с.

91. Гудима Н.В., Шеин Я.Н. Краткий справочник по металлургии цветных металлов. М.: Металлургия, 1975. 535 с.

92. Сборник термодинамических констант. Электронный ресурс. / МГУ им. М.В. Ломоносова. http://www. ehem. msu. su / cgi bin / tkvl

93. Зиниград М.И. Кинетика и взаимодействие сульфидно-металлических и оксидных расплавов: дисс. на соискание уч. степ. докт. хим. наук. Свердловск, 1981. 234с.

94. Сборник научных трудов доктора технических наук, профессора Бо-роненкова Владислава Николаевича. Еквтеринбург: ООО ИЦ «Терминал Плюс», 2002. 500 с.

95. Подгаецкий В.В., Кузьменко В.Г. Сварочные шлаки. Киев: Наукова думка, 1988. 254 с.

96. Киреев В.А.Методы практических расчетов в термодинамике химических реакций. М!: Химия, 1975. 536 с.

97. Морачевский А.Г., Сладков И.Б. Термодинамические расчеты в металлургии. М.: Металлургия, 1985. 136 с.

98. Подгаецкий В.В., Галинич В.И. К вопросу о достижимости термодинамического равновесия при электродуговой сварке. Автоматическая сварка , 1961. №8. С. 1 -6.

99. Кох Б.А. Термодинамический расчет легирования из шлака и раскисление металла при сварке. Автоматическая сварка , 1977. №7. С. 20 25.

100. Конищев Б.П. Восстановление титана из окислов шлака при сварке стали под флюсом. Сварочное производство. 1971. №2. С. 21 -23.

101. Бороненков В. Н., Саламатов A.M. Расчет равновесия между между многокомпонентными металлом и шлаком при сварке под флюсом. Автоматическая сварка , 1984. №7. С. 19 23.

102. Бороненков В. Н., Саламатов A.M. Расчетная оценка кинетики взаимодействия многокомпонентных металла и шлака при сварке под флюсом. Автоматическая сварка , 1985. №8. С. 19 24.

103. Кузьменко В.Г. Особенности реакции взаимодействия фтористого кальция и кремнезема при 800.1900°С // Автоматическая сварка. 1980. №6. С. 33-35.

104. Фрумин И.И., Походня И.К. Исследование средней температуры сварочной ванны // Автоматическая сварка. 1955. №4. С. 13- 30.

105. Эллиот Д.Ф., Глейзер М., Рамакришна В. Термохимия сталеплавильных процессов / Пер. с англ. М.: Металлургия, 1969. 252 с.

106. Уикс К.Е., Блок Ф.Е. Термодинамические свойства 65 элементов, их окислов, галогенидов, карбидов и нитридов / Пер. с англ. М.: Металлургия, 1965.240 с.

107. Бурылев Б.Н., Костенко Н.Б., Мойсов Л.П. Термодинамический анализ взаимодействия оксидов редкоземельных металлов с другими металлами и галогенидами // Сварочное производство. 2002. №10. С.35-36.

108. Гавров E.B. Выбор состава электродных материалов для сварки сложнолегированных алюминиевых бронз (обзор) Сварочное производство. 1988. №8. С. 17-20.

109. Орлов Н.Д., Чурсин В.М. Справочник литейщика. Фасонное литье из сплавов цветных металлов. М.: Машиностроение, 1971. 256 с.

110. Физико-химические расчеты: Учебное пособие / Григорян В.А. и др. М.Металлургия, 1989. 288 с.

111. Физическая химия высокотемпературных процессов: Туркдоган Е.Т. М.: Металлургия, 1985. 344 с.

112. Чуркин A.C. Федулова М.А. Физическая химия. 4.1. Химическая термодинамика: Учеб. пособие. Екатеринбург: Рос. гос. проф. пед. ун-т, 2003. 178 с.

113. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. Учебник для вузов / Колачев Б.А., Елагин В.И., Ливанов В.А. 3-е изд., пе-рераб. и доп. М.: МИСИС, 2001. 416 с.

114. Атлас шлаков. Справ, изд. пер. с нем. Г.И. Жмойдина. Под ред. И.С. Куликова. М.: Металлургия, 1985. 208 с.

115. Бочвар A.A., Дриц Д.Х. Двойные и многокомпонентные системы на основе меди. М.: Наука, 1979. 275 с.

116. Минералы. Диаграммы фазовых равновесий. Справочник. Т.1 и 2. М.: Наука, 1974. 287 с.

117. Хансен М. Структуры двойных сплавов. T.I. М.: Металлургиздат,1962.

118. Савицкий Е.М. Редкоземельные металлы, сплавы и соединения. М.: Машиностроение, 1973.

119. Дриц М.Е. Редкие металлы в цветных сплавах. М.: Наука, 1975. 243с.

120. Сергеев В.Г. Исследование влияния микролегирования РЗМ. дисс. на соискание уч. степ, канд.тех. наук. 1979, 153 с.

121. Ольшанский А.Н., Морозов Б.Н. Оценка влияния повышенного давления защитного газа на порообразование сварных алюминиевомагниевых сплавов // Сварочное производство. 2003. №11. С.8-10.

122. Походня И.К., Махненко В.И. О кинетике образования пор в сварных швах // Автоматическая сварка. 1970. №7. С. 20-23.

123. Стеренбоген Ю.А. Перераспределение водорода перед фронтом кристаллизации металла шва // Автоматическая сварка. 1973. №1. С. 5 7.

124. Рыкалин И.Н. Расчеты тепловых процессов при сварке. М.: Машгиз, 1951.396 с.

125. Коренюк Ю.М. Исследование некоторых металлургических процессов при сварке меди под флюсом и разработка технологии сварки крупногабаритных конструкций из меди больших толщин: Автореферат дисс. на соискание уч. степ, канд.тех. наук. 1971. 25 с.

126. Бачелис И.А. и др. Влияние магнитного поля на пористость при сварке низкоуглеродистой стали под флюсом // Сварочное производство. 1976. №8. С.49-51.

127. Фаст Д.Д. Взаимодействие металлов с газами. М.: Металлургия, 1975. 137 с.

128. Шеметов Г.Ф. и Лебедев К.П. Определение содержания водорода в медных сплавах // Литейное производство. 1970. №3.

129. Фролов В.В., Парусов А.И. Неоднородность распределения водорода в сварных соединениях из меди и ее определение методом эмиссионного спектрального анализа. Известия высших учебных заведений. М.: Машиностроение, 1969. №12.

130. Никифоров Г.Д., Махортова А.Г. Условия возникновения пор при сварке алюминия и его сплавов // Сварочное производство. 1961. №3. С.5-8.

131. Петров Г.Л., Миллион А. Процессы распределения водорода в сварных соединениях углеродистых и низколегированных сталей-// Сварочное производство. 1964. №10. С. 10-5.

132. Боровушкин И.В., Петров Г.Л. Распределение водорода околошовной зоны при сварке закаливающихся сталей аустенитными и ферритными электродами. Л.: Судостроение, 1967. Сварка. №10.

133. Петров Г.Л. Особенности распределения водорода в сварных соединениях с многослойными швами. «Вопросы судостроения», серия 8, выпуск 1/15, Сварка. Л.: Судостроение, 1972.

134. Тарлинский В,Д. и др. Распределение водорода при ручной дуговой сварке трубных сталей повышенной прочности //Автоматическая сварка. 1974. №6.- С. 15 17.

135. Королев H.B. Расчеты тепловых процессов при сварке, наплавке и термической резке. Екатеринбург: УГТУ,1996. 156 с.

136. Лушков И.Л. и др. Водород в сварных швах и борьба с ним. Л.: Суд-промгиз,1959.

137. Филимонов Б.В. и др. Способ электродуговой многослойной наплавки., а.с. №604456, «Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки», 1978, №15.

138. Лазарсон Э.В.О двух точках зрения на механизм образования пор от растворенного газа при дуговой сварке // Сварочное производство. 1976. №12. С.46-47.

139. Коперсак Н.И. и др. Влияние предварительного подогрева на температуру сварочной ванны //Автоматическая сварка. 1974. №11. С. 16-18.

140. Потехин Б.А., Глущенко А.Н., Кочугов С.П. Влияние способов подготовки поверхности на адгезионную прочность соединения сталь (чугун) -баббит // Ремонт, восстановление, модернизация. 2005. №7. С. 13 15.

141. Л.Т. Плаксина. Улучшение состава покрытий бронзовых электродов. // Ремонт, восстановление, модернизация. 2005. №7. С. 9 13.

142. Л.Т. Плаксина, Е.А. Зеленин. Оптимизация электродов для наплавки алюминиевых бронз. Образование и производство: Тезисы докладов региональной научно практич. конференции. В. Салда: Филиал УГТУ-УПИ, 2007. С. 87-88.

143. Мальцев М.В., Барсукова Т.А., Борин Ф.А. Металлография цветных металлов и сплавов (с приложением атласа макро- и микроструктур) / Под ред. М.В. Мальцева. М.: Металлургиздат, 1960. 372 с.

144. Джевага И.И. и др. Исследование зоны сплавления углеродистой стали с алюминиевой бронзой //Автоматическая сварка. 1970. №8. С.11— 14.

145. Вайнерман А.Е., Сютьев А.Н. Влияние диффузионных прослоек на механические свойства биметалла //Автоматическая сварка. 1977. №8. С.11- 14.

146. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя: в 3-х т. Т.1 - 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И1А. Жестковой. М: Машиностроение, 2003. 312 с.

147. Федорченко И.М., Пугина Л.И. Композиционные спеченные антифрикционные материалы. Киев: Наукова думка, 1980. 404 с.

148. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. 523 с.

149. Л.Т. Плаксина. Исследование трибологических свойств наплавленной бронзы. Инновационные технологии в педагогике и. на производстве: Материалы XI межрегион, науч.-практ. конф. мол. ученых и специалистов. РГППУ, Екатеринбург, 2005. С. 141-143.

150. Л.Т. Плаксина. Трибологические свойства наплавленной бронзы. Тезисы докладов научно технической конференции в рамках 4-й Международной специализированной выставки «Сварка - Нефтегаз». Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ - УПИ, 2004. С.46 - 48.

151. В.В. Каржавин, Л.Т. Плаксина, Б.А. Потехин. Исследование свойств слоев электродуговой наплавки бронзы на сталь // Сварочное производство. 2010. №6. С. 13-17

152. Илюшин В.В. Влияние технологии получения антифрикционных сплавов на их структуру и свойства: дисс. на соискание уч. степ, канд.тех. наук. Свердловск, 2009. 180 с.

153. В.В. Каржавин, JI.T. Плаксина, В.В. Илюшин, Б.А. Потехин. Исследование трибологических свойств наплавленной алюминиевой бронзы. // Вестник машиностроения. 2010. №1. С. 30-34.

154. V. V. Karzhavin, L. Т. Plaksina, V. V. Ilyushin, and В. A. Potekhin. Fric-tional Properties of Aluminum Bronze Facings. Russian Engineering Research, 2010, Vol. 30, No. l,pp. 26-30.

155. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РЕГЛАМЕНТ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДОВ1. Технические условия.

156. Настоящие технические условия распространяются на электроды марок АБ 4/1 и АБ-17/РЗМ, основное назначение которых заключается в следующем:

157. Заварка дефектов в литых заготовках из алюминиевой бронзы.

158. Наплавка на трущиеся поверхности стальных деталей слоя алюминиевой бронзы.

159. Сварка алюминиевой бронзы или бронзы со сталью. 1.1. Технические требования.

160. Электроды должны изготавливаться по аналогии с ГОСТ 10052-75,

161. ТУ 24-12-226-79, настоящих технических условий и технологической документации, утвержденной в установленном порядке.

162. Электроды изготавливаются следующих размеров:- диаметром 3,0 мм, длиной 350 ± Змм;диаметром 4,0 мм, длиной 450 ± 3 мм;

163. Длина зачищенного от покрытия конца должна быть 20 ± 5 мм.

164. Разность толщины покрытия «е» в диаметрально противоположных участках электрода не должна превышать значений, указанных в таблице 1.1.