Кафедра зварювального виробництва (ЗВ ЗФ)
Постійне посилання на фонд
З 01.07.2020 р. кафедра входить до складу Інституту матеріалознавства та зварювання ім. Є. О. Патона
Переглянути
Перегляд Кафедра зварювального виробництва (ЗВ ЗФ) за Ключові слова "friction"
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Результатів на сторінці
Налаштування сортування
Документ Відкритий доступ Дослідження зносостійкості наплавленого металу при введені до зварювальної ванни нанооксидів(2018-05) Гончар, Андрій Володимирович; Кузнецов, Валерій ДмитровичАктуальність теми. Однією с найважливіших проблем сучасного етапу розвитку техніки є проблема підвищення довговічності та надійності машин, приладів та обладнання.. Вона відіграє велику роль в економії металів, трудових витрат і підвищенні ефективності виробництва. Основним рішенням даної проблеми є підвищення зносостійкості деталей та конструкцій, що працюють в різноманітних умовах експлуатації. Основним способом підвищення довговічності машин та обладнання є наплавлення спеціально розроблених матеріалів за для надання поверхні виробу необхідних властивостей, що покращать їх протидію різного роду зношенням. Наприклад, для умов тертя металу по металу рекомендовано наплавлений метал типу низьколегованих сталей з вмістом вуглецю до 0.4%. У даному випадку підвищення зносостійкості досягається введенням додаткових легуючих елементів. Значний розвиток в останній час набули нанотехнології і наноматеріали. Існує позитивний досвід застосування наноматеріалів при зварюванні. Систематичні дослідження в ІЕЗ ім. Є.О. Патона і НТУУ «КПІ» при зварюванні низьколегованих сталей показали, що неметалеві включення нанорозмірного діапазону при введені їх до зварювальної ванни суттєво змінюють їх структуру, зокрема, умови формування голчастого фериту, який поєднує підвищені показники міцності і в’язкості. Але відомості щодо їх впливу на зносостійкість наплавленого металу обмежені, хоча наявний досвід застосування як нанопоршків оксидів при плазмово-порошковому наплавленні, так і нанопорошків карбідів в покритті електродів вказує на їх перспективність у наплавних процесах. Таким чином, виходячи з вищевикладеного, актуальним є розвиток напряму, пов’язаного з підвищенням зносостійкості поверхонь деталей і конструкцій при застосуванні стандартних систем легування з одночасним введенням до зварювальної ванни нанопорошкових матеріалів і встановленням закономірностей впливу нанокомпонентів на структуру і зносостійкість наплавленого металу. Мета і задачі дослідження. Підвищення зносостійкості деталей і конструкцій, проти абразивного зношення та сухого тертя металу о метал на основі досліджень структурного стану поверхневих шарів та їх взаємозв’язку з вмістом і складом нанокомпонентів і показниками зносостійкості. Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити наступні завдання: – проаналізувати можливі схеми введення нанопорошкових матеріалів у зварювальну ванну і розробити схеми прийнятні для технологічних умов наплавлення; – дослідити вплив масових часток нанокомпонентів на зносостійкість в умовах сухого тертя металу по металу; – дослідити вплив масових часток нанокомпонентів на структуроутворення наплавленого шару та його мікротвердості; – дослідити вплив розподілу, складу та морфології неметалевих включень на структурний та фазового стан наплавленого металу; – розробити технологічні рекомендації щодо наплавлення зносостійкого шару з введенням до зварювальної ванни нанокомпонентів. Об’єкт дослідження. Наплавлений метал сформований в умовах введення до зварювальної ванни нанокомпонентів. Предмет дослідження. Зносостійкість і структура наплавленого металу та їх взаємозв’язок зі складом та вмістом нанокомпонентів. Методи досліджень. Для виконання поставлених задач і отримання основних результатів дисертації використовувались теоретичні та експериментальні дослідження. Наплавлення проводилось на стандартних установках – автоматі АД-231 та напівавтоматі КП -004У 3. Випробування на зносостійкість в умовах сухого тертя металу по металу проводились за схемою диск – колодка на машинах СМЦ-2. Для досліджень мікротвердості використовувався мікротвердомір ПМТ-3. Структура наплавлених зразків досліджувалась на оптичному мікроскопі Neophot–32 і растрового електронного мікроскопа JEOL JSM-840. Наукова новизна одержаних результатів. 1. Встановлено, що при введені в зварювальну ванну нанооксидів алюмінію та титану шляхом закріплення на поверхні за допомогою ґрунтовки зносостійкість збільшується. При об’ємному вмісті 0,5% вплив на збільшення зносостійкості Al2O3 та TiO2 практично однаковий. Значне підвищення зносостійкості спостерігалося при введені 5% Al2 O3, а саме в 1.4 рази. Виявлено що концентрація нанокомпонентів прямопропорційно вливає зносостійкість, незалежно від консистенції ґрунтовки. 2. Встановлено, що при наплавленні вихідного валика дротом ПП-АН -180 формується структура заевтектичного чавуна, яка характеризується достатньо крупними цементитними виділеннями в аустенітній матриці. Структура металу валика з нанооксидом 1% Al2O3 характеризується більш розвиненою аустенітною матрицею. Цементитні виділення витягнутої форми мають менші розміри порівняно зі структурою вихідного валика. У випадку використання 5% Al2O3 спостерігається суттєва дисперсність цементитних виділень, що і визначає підвищення зносостійкості такої структури. 3. Встановлено, що при введенні в зварювальну ванну нанооксидів алюмінію та титану у вигляді спеченої лігатури його зносостійкість підвищується. При цьому, втрати по масі у разі використання нанооксиду Al2O3 менші в порівнянні з нанооксидом TiO2. Максимальний ефект спостерігається при введенні в ванну Fe+0.5%Al2O3: втрати по масі знижуються з ∑∆ m = 0.042 г (вихідний валик) до ∑∆ m = 0.013 г (валик з додаванням Fe+0.5%Al2O3), тобто в 3.2 рази. Цими даними було підтверджено, що при наплавленні також як і при зварюванні, введення об'ємних співвідношень нанооксидів впливають на властивості литого металу. Практичне значення одержаних результатів. Результати експериментів є основою для розробки технологічних рекомендацій по впровадженню процесів дугового наплавлення за новою технологією. Апробація результатів дисертації. Публікації. Результати дисертації представлені в 2 тезах доповідей на науково-технічних конференціях. Структура і об'єм роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, 4 розділів, висновків, перелік посилань. Загальний об’єм роботи – 125 сторінок, у тому числі 46 рисунків, 22 таблиць, перелік посилань із 103 найменувань.