Дослідження зносостійкості наплавленого металу при введені до зварювальної ванни нанооксидів
| dc.contributor.advisor | Кузнецов, Валерій Дмитрович | |
| dc.contributor.author | Гончар, Андрій Володимирович | |
| dc.date.accessioned | 2019-03-21T16:18:01Z | |
| dc.date.available | 2019-03-21T16:18:01Z | |
| dc.date.issued | 2018-05 | |
| dc.description.abstracten | Actuality of theme. One of the most important problems of the current stage in the development of technology is the problem of increasing the durability and reliability of machines, appliances and equipment. It plays an important role in metal economy, labor costs and increase the efficiency of production. The main solution to this problem is to increase the wear resistance of parts and structures that operate in a variety of operating conditions. The main way to increase the durability of machines and equipment is to overlay the specially designed materials to provide the surface of the product with the necessary properties, which will improve their resistance to all kinds of wear. For example, for metal friction conditions, it is recommended to weld metal of low- alloy steels with a carbon content up to 0.4%. In this case, the increase in wear resistance is achieved by the introduction of additional alloying elements. Recent developments in nanotechnology and nanomaterials have been a significant development. There is a positive experience in using nanomaterials during welding. Systematic studies in the IES them. EO Paton and NTUU "KPI" when welding low-alloy steels showed that the non-metallic inclusion of the nanoscale range when introduced into the weld bath substantially changes their structure, in particular, the conditions for the formation of needle ferrite, which combines increased strength and viscosity. But information on their impact on the wear resistance of the deposited metal is limited, although the available experience of using nanoporous oxides in plasma- powder coating and nanopowders of carbides in the coating of electrodes indicates their promise in floating processes. Thus, proceeding from the foregoing, the development of the direction associated with increasing wear-resistance of surfaces of parts and structures with the application of standard doping systems with the simultaneous introduction of a nanopowder material into a bathtub and the establishment of patterns of nanocomponent's influence on the structure and wear resistance of the welded metal is relevant. The purpose and tasks of the research. Improvement of wear and tear of parts and structures, against abrasive wear and dry metal friction on metal on the basis of investigations of the structural state of the surface layers and their relationship with the content and composition of nanocomponents and indicators of wear resistance. To achieve this goal it was necessary to solve the following tasks: - to analyze possible schemes for the introduction of nanopowder materials into a weld bath and to develop schemes acceptable for the technological conditions of surfacing; - to investigate the influence of mass particles of nanocomponents on wear resistance in conditions of dry metal friction; - to investigate the influence of mass particles of nanocomponents on the structure of the deposited layer and its microhardness; - to investigate the influence of the distribution, composition and morphology of nonmetallic inclusions on the structural and phase state of the weld metal; - to develop technological recommendations for surfacing wear-resistant layer with the introduction of nanocomponents into a bathtub. Object of research. The welded metal is formed in the conditions of introduction of nanocomponents into a weld bath. Subject of research. Wear-resistance and structure of the welded metal and their interrelation with the composition and content of nanocomponents. Research methods. To accomplish the tasks and obtain the main results of the dissertation, theoretical and experimental researches were used. The surfacing was carried out on standard installations - the machine AD-231 and semi-automatic KP-004U3. The test for wear resistance in the conditions of dry metal friction on metal was carried out according to the scheme of the disk - a pad on SMC-2 machines. For microhardness studies, a micro-volume meter PMT-3 was used. The structure of the wound samples was investigated by an optical microscope Neophot-32 and a raster electron microscope JEOL JSM-840. Scientific novelty of the obtained results. 1. It has been established that when aluminum and titanium nanoparticles are introduced into the weld bath, the wear resistance is increased by fixing on the surface with a first coat. With a volumetric content of 0.5%, the effect on increasing the wear resistance of Al2O3 and TiO2 is practically the same. A significant increase in wear resistance was observed when 5% Al2O3 was introduced, namely 1.4 times. It was discovered that the concentration of nanocomponents is directly proportional to the wear resistance, regardless of the consistency of the first coat. 2. It was established that during the surfacing of the output roller with the wire PP-AN-180, a structure of zeevtectic pig iron is formed, which is characterized by sufficiently large cementious secretions in the austenitic matrix. The structure of the metal roller with 1% Al2O3 nanosilver is characterized by a more developed austenitic matrix. Cementitious extractions of the elongated shape have smaller dimensions compared to the structure of the output roller. In the case of using 5% Al2O3, there is a significant dispersion of cementate extracts, which determines the increase in wear resistance of such a structure. . It was established that when introducing aluminum oxides and titanium in the form of a sintered ligature into the welding bath, its wear resistance increases. In this case, mass loss in case of use of Al2O3 nanosilver is lower compared to TiO2 nanosilicate. The maximum effect is observed when Fe + 0.5% Al2O3 is introduced into the bath: mass loss decreases with ΣΔ m = 0.042g (output roller) to ΣΔ m = 0.013g (roller with Fe + 0.5% Al2O3), ie 3.2 times. These data have confirmed that during surfacing as well as during welding, the introduction of bulk proportions of nanowires affects the properties of cast metal. The practical value of the results. The results of experiments are the basis for the development of technological recommendations for the implementation of arc-surfacing processes under the new technology. Approbation of the results of the dissertation. Publications The results of the dissertation are presented in 2 abstracts of reports at scientific and technical conferences. Structure and volume of work. Thesis consists of introduction, 4 chapters, conclusions, list of references. Total volume of work - 125 pages, including 46 figures, 22 tables, list of references from 103 titles. | uk |
| dc.description.abstractuk | Актуальність 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. | uk |
| dc.format.page | 146 с. | uk |
| dc.identifier.citation | Гончар, А. В. Дослідження зносостійкості наплавленого металу при введені до зварювальної ванни нанооксидів : магістерська дис. : 131 Прикладна механіка / Гончар Андрій Володимирович. – Київ, 2018. – 146 с. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/26836 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.subject | нанопорошки | uk |
| dc.subject | нанооксиди | uk |
| dc.subject | зносостійкість | uk |
| dc.subject | тертя | uk |
| dc.subject | абразивне зношування | uk |
| dc.subject | зношування | uk |
| dc.subject | сухе тертя | uk |
| dc.subject | nanopowders | uk |
| dc.subject | nanosilicates | uk |
| dc.subject | wear resistance | uk |
| dc.subject | friction | uk |
| dc.subject | abrasive wear | uk |
| dc.subject | wear | uk |
| dc.subject | dry friction | uk |
| dc.subject.udc | 621.791 | uk |
| dc.title | Дослідження зносостійкості наплавленого металу при введені до зварювальної ванни нанооксидів | uk |
| dc.type | Master Thesis | uk |
Файли
Контейнер файлів
1 - 1 з 1
Вантажиться...
- Назва:
- Honchar_magistr.pdf
- Розмір:
- 6.5 MB
- Формат:
- Adobe Portable Document Format
- Опис:
Ліцензійна угода
1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
- Назва:
- license.txt
- Розмір:
- 8.98 KB
- Формат:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Опис: