Анотація до роботи:

НАУМЕЙКО С.М. Розробка самозахисного порошкового дроту для зварювання низьколегованих сталей в усіх просторових положеннях.-Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.06-“Зварювання та споріднені технології”. - Інститут електрозварювання ім.Є.О.Патона НАН України, Київ, 2003.

Дисертація присвячена питанням розробки самозахисного порошкового дроту трубчатої конструкції для зварювання металоконструкцій із низьковуглецевих низьколегованих сталей в усіх просторових положеннях.

Досліджуються процеси формування газового захисту при плавленні самозахисного порошкового дроту. Викладаються результати досліджень і розрахунків процесів газоутворення з урахуванням кінетичних параметрів реакцій, обчислених на основі експериментальних даних. Вивчаються металургійні і технологічні шляхи зниження вмісту азоту в металі шва при зварювання порошковим дротом. Визначаються перспективні для рішення поставленої задачі композиції газоутворюючої частини осердя порошкового дроту.

Розглядаються умови формування структури металу швів, легованих нітридоутворюючими елементами і проводяться результати дослідження впливу легування на характеристики його міцності й ударної в'язкості. На основі проведених досліджень визначаються області легування системи C-Si-Al-Mn-Ni-Zr, яка забезпечує необхідні механічні властивості металу шва і зварного з’єднання.

Викладаються результати розробки експериментально-розрахункового методу прогнозування зварювально-технологічних властивостей самозахисного порошкового дроту за даними фізико-хімічних властивостей солеоксидних фторидно-базисних шлакових систем.

Аналізується ефективність застосування розробленого порошкового дроту.

1.При зварюванні самозахисним порошковим дротом трубчатої конструкції використання активних нітридоутворюючих елементів, для запобігання азотної пористості, у кількостях, що призводить до утворення нітридів у рідкому залізі призводить до засмічення металу нітридними включеннями і зниженню в’язко-пластичних властивостей металу шва. Створення ефективного газошлакового захисту металу вимагає спільного рішення проблем одержання необхідних металургійних і технологічних властивостей шлаку і динаміки газовиділення, що не порушує процес плавлення порошкового дроту і перенос електродного металу. Використання солеоксидних сумішей з карбонатами при обмежені кількості нітридоутворюючих є перспективним для регулювання захисних властивостей осердя порошкових самозахисних дротів.

2.Ефективність шлакового захисту при використанні фторидно-оксидних сумішей зростає при зростанні кількості шлакоутворюючих у дроті, оптимальним є кількість шлакоутворюючих в осередді дроту 9-12% від маси дроту, при 3-5% газоутворюючих.

3.Встановлено, що карбонат літію у суміші з фторидно-оксидною системою на основі BaF₂-LiF-MgO забезпечує кращу динаміку газовиділення у широкому інтервалі температур (від 400 до 1100С) і формує стійкий газовий потік із осердя при зварювальних швидкостях нагріву і плавлення дроту. Запропонована базова шлакоутворююча система сердечника порошкового дроту на фторидно-оксидно-карбонатній основі, що включає композицію фторидів барію і літію, оксиду магнію і карбонату літію.

4.Виявлено, що використання фторидно-оксидно-карбонатної газошлакоутворюючої системи дозволяє отримати бездефектні шви при використанні в якості нітридоутворюючого елемента алюмінію в кількостях менше 0,7% (мас.), що не призводить до утворення нітридів у рідкому металі і дозволяє зв'язувати поглинений азот у нітриди при охолодженні металу шва. Для одержання необхідних в’язко-пластичних властивостей при цьому необхідно шляхом легування через осердя досягти одержання дрібнодисперсних в’язких структурних складових металу шва.

5.Встановлено, що легування через осердя металу шва алюмінієм у комплексі з марганцем і нікелем дозволяє компенсувати несприятливу феритизующу дію алюмінію й отримати високу долю дисперсних складових у твердому металі. Додаткове мікролегування цирконієм сприяє утворенню дисперсних нітридо-карбідних включень. Оптимальний хімічний склад металу шва: C~0,1...0,15 %(мас.); Si~0,1...0,15 %(мас.); Mn~1,0...1,2 %(мас.); Al~0,6...0,7 %(мас.); Ni~0,9...1,0 %(мас.); Zr~0,01...0…0,015%(мас.), який забезпечує високі механічні властивості металу шва і зварного з’єднаня, а саме: границю текучості не нижче 520 МПа й ударну в’язкість не нижче 50 Дж/см² при-60С.

6.Ефективне зварювання в різних просторових положеннях може бути реалізоване шляхом регулювання в'язкості і поверхневого натягу шлаків у діапазоні температур плавлення і твердіння. Розрахунково-експериментальним методом встановлені оптимальні діапазони значення поверхневого натягу (300…350 мДж/м² при 1673 К) і температурної залежності динамічної в'язкості (від 0,04 до 0,07 Па*с в діапазоні температур 1200-1600 К). На основі отриманих даних оптімизований склад газошлакоутворюючої частини дроту.

7.Розроблено самозахисний порошковий дріт малого діаметра (1,6 і 1,2 мм) трубчатої конструкції. При зварюванні дротом 1,6 мм забезпечуються наступні механічні властивості: s_в=630…640МПа; s_т=520…530МПа, d28%, KCV_-60С=50...55 Дж/см² , що відповідає вимогам до порошкового дроту типу ПС-49 А2В за ГОСТ 26271. На склад дроту оформлена заявка на патент України №2002053974 від 15.05.2002.

8. Розроблено технічну документацію (ТУ У 28.7-05416923.059-2002) на дріт ПП-АН60.

Проведена дослідно-промислова перевірка дроту при зварюванні будівельних металоконструкцій у монтажних умовах. Досягнуті високі показники якості зварних з'єднань, підвищення продуктивності і якості виготовлення металоконструкцій.

Основний зміст дисертації опублікований у таких роботах:

1. Шлепаков В.Н., Гиюк С.П., Наумейко С.М. Новые порошковые проволоки малого диаметра для сварки малоуглеродистых низколегированных сталей в защитных газах. “Сварщик” 1999, №5, стр. 6.

2. Шлепаков В.Н., Котельчук А.С., Наумейко С.М. Влияние нитридообразующих элементов на состав и структуру низколегированного металла шва. “Автоматическая сварка” 2000, №6, стр. 7-10.

3. Shlepakov V.N., Kotelchuk A.S., Naumeiko S.M. Effect of nitride-forming elements on composition and structure of low-alloyed weld metal. “The Paton welding journal” 2000, №6, стр. 6-9.

4. Шлепаков В.Н., Наумейко С.М. Влияние поверхностного натяжения солеоксидных сварочных шлаков на показатели сварочно-технологических свойств самозащитной порошковой проволоки. “Автоматическая сварка” 2001, №11, стр. 24-27.

5. Наумейко С.М., Билинец А.В. Влияние легирующих элементов на формирование структурных составляющих металла и показатели механических свойств соединений. I Всеукраинская научно-техническая конференция молодых ученых и специалистов. “Сварка и родственные технологии”, г.Киев, 2001г., тезисы докладов, стр. 17-18.

6. Наумейко С.М. Регулирование сварочно-технологических свойств порошковых проволок по данным физико-химических свойств шлаков. Вторая международная конференция по сварочным материалам стран СНГ. “Дуговая сварка. Материалы и качество на рубеже XXI века” г.Орел, 4-8 июня 2001г., 102-106.

7. Шлепаков В.Н., Наумейко С.М. Расчет вязкости многокомпонентных шлаковых систем порошковых проволок. “Автоматическая сварка” 2003, №5, стр.33-35.

8. Походня И.К., Шлепаков В.Н., Наумейко С.М. Состав порошковой проволоки. Заявка на патент Украины №2002053974 с приоритетом от 15.05.2002.