Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ПОРОШКОВ В ЗАЩИТНОМ ГАЗЕ

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-4-292-297

Полный текст:

Аннотация

Проведены теоретические и экспериментальные исследования по определению оптимальной концентрации наноструктурированных порошков в защитном газе. Задача настоящего исследования – разработка методики по определению оптимальной концентрации наноструктурированных порошков в защитном газе при сварке плавящимся электродом в среде аргона. В экспериментальных исследованиях для подтверждения расчетов использовали нанопорошок молибдена, введение которого в сварочную ванну осуществляли через специальное устройство. Наплавку образцов проводили на экспериментальной установке, в состав которой входили сварочная головка ГСП-2, укомплектованная разработанным устройством, источник питания ВС-300Б. Для наплавки образцов из стали 12Х18Н10Т применяли сварочную проволоку 12Х18Н9Т диам. 1,2 мм. Для обеспечения качественного сварного соединения при сварке размеры дендритов должны стремиться к минимуму. Стабильный процесс сварки обуславливается переходом капель электродного металла с торца сварочной проволоки в сварочную ванну, следовательно, объем капли электродного металла также должен стремиться к минимуму. До начала оптимизации концентрации наноструктурированных порошков в защитном газе было установлено влияние параметров режима сварки плавящимся электродом в среде аргона на микроструктуру наплавленного металла. Результаты исследований показали, что минимальный размер зерен наблюдается при силе тока 240 – 260 А и напряжении дуги 28 – 30 В. При этих режимах были проведены исследования по выбору оптимальной концентрации наноструктурированных порошков в защитном газе. Установлено, что оптимальная концентрация наноструктурированных порошков-модификаторов в защитном газе составляет 20 мг/м сварного шва. Установлено, что применение разной концентрации наноструктурированных порошков в защитном газе позволяет получать различную микроструктуру наплавленного металла. Наиболее слаборазветвленные дендриты и равновесная структура по размеру дендритов достигается при концентрации нано- структурированного порошка в защитном газе 20 мг/м сварного шва. При добавлении наноструктурированных порошков-модификаторов в жидкую сварочную ванну происходит увеличение механических свойств сварных соединений по сравнению с процессом сварки без добавления напорошков-модификаторов при +20 °С на 7,5 %, при +500 °С на 6,5 %.

 

Об авторах

С. А. Баранникова
Национальный исследовательский Томский государственный университет Институт физики прочности и материаловедения СО РАН Томский государственный архитектурно-строительный университет
Россия
д.ф.-м.н., ведущий научный сотрудник, профессор кафедры механики деформируемого твердого тела и строительной механики


Г. В. Шляхова
Институт физики прочности и материаловедения СО РАН
Россия
к.т.н., научный сотрудник


Е. А. Зернин
Юргинский технологический институт (филиал) Национального исследовательского Томского политехнического университета
Россия
к.т.н., доцент, заведующий кафедрой cварочного производства


М. А. Кузнецов
Юргинский технологический институт (филиал) Национального исследовательского Томского политехнического университета
Россия
старший преподаватель кафедры cварочного производства


Список литературы

1. Kivinema E.I., Olson D.L., Maltock D.K Particulate-reinforced metal matrix composite as a weld deposit // Welding J. 1995. No. 3. P. 83 – 92.

2. Wu P., Du H.M., Chen X.L. etc. Infl uence of WC particle behavior on the wear resistance properties of Ni-WC composite coatings // Wear. 2004. Vol. 257. No. 1-2. P. 142 – 147.

3. Комшуков В.П., Черепанов А.Н., Протопопов Е.В. и др. Исследование модифицирования металла нанопорошковыми инокуляторами в кристаллизаторе сортовой машины непрерывного литья заготовок. Теоретическое обоснование // Изв. вуз. Черная металлургия. 2008. № 8. С. 10 – 12.

4. Протопопов Е.В., Селезнев Ю.А., Черепанов А.Н. и др. Модифицирование металла нанопорошковыми материалами для повышения качества слябовой непрерывнолитой заготовки // Изв. вуз. Черная металлургия. 2013. № 12. С. 8 – 11.

5. Shariff S.M., Pal T.K., Padmanabham G., Joshi S.V. Sliding wear behaviour of laser surface modified pearlitic rail steel // Surf. Eng. 2010. Vol. 26. P. 199 – 208.

6. Kaysser W. Surface modifi cations in aerospace applications // Surf. Eng. 2001. Vol. 17. P. 305 – 312.

7. Morks M.F., Fahim N.F., Kobayashi A. Microstructure, corrosion behavior, and microhardness of plasma-sprayed WNi composite coatings // J. Manuf. Process. 2008. Vol. 10. P. 6 – 11.

8. Vayena O., Doumanidis C., Ranganathan R., Ando T. Welding methods for production of MMC coatings using particulate-cored wire precursors // J. Manuf. Process. 2005. Vol. 7. P. 130 – 139.

9. Wu Z.H. Empirical modeling for processing parameters’ effects on coating properties in plasma spraying process // J. Manuf. Process. 2015. Vol. 19. P. 1 – 13.

10. Tong X., Li F.H., Kuang M. etc. Eff ects of WC particle size on the wear resistance of laser surface alloyed medium carbon steel // Appl. Surf. Sci. 2012. Vol. 258. P. 3214 – 3220.

11. Kou S. Welding metallurgy. – New Jersey: John Wiley & Sons. 2003. – 480 p.

12. Sokolov G.N., Lysak I.V., Troshkov A.S. etc. Modifi cation of weld metal structure by WC nanoparticles // Metal Science and Heat Treat ment. 2009. No. 6. P. 41 – 47.

13. Березовский Б.М. Математические модели дуговой сварки. В 7 т. Том 1. Математическое моделирование и информационные технологии, модели сварочной дуги и формирования шва. – Челябинск: изд. ЮУрГУ, 2002. – 85 с.

14. Pavlov N.V., Krukov A.V., Zernin E.A. Determinate-statistical model of weld confi guration // Welding and diagnostics. 2011. No. 6. P. 31 – 35.

15. Статистические методы в инженерных исследованиях / Под ред. Г.К. Круга. – М.: Высшая школа, 1983. – 216 с.

16. Налимов В.В., Чернова Н.А. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. – М.: Наука, 1965. – 340 с.

17. Brunov O.G., Fed'ko V.T., Solodskii S.A. Transfer of electrode metal in welding with the pulsed feed of welding wire // Welding International. 2007. Vol. 21. No. 1. P. 50 – 54.

18. Kuznetsov M.A., Zhuravkov S.P., Zernin E.A. etc. Influence of nano structured powder modifiers on the structure of a welding bead // Advanced Materials Research. 2014. Vol. 872. P. 118 – 122.

19. Kuznetsov M.A., Barannikova S.A., Zernin E.A. etc. Methods for defining the concentration of nanostructured powders in protective gas and its effect on the microstructure of deposit metal // Applied Mechanics and Materials. 2015. Vol. 770. P. 28 – 33.

20. Кузнецов М.А., Шляхова Г.В., Лунев А.Г. и др. Влияние на микроструктуру наплавленного металла наноструктурированных порошков Al2O3 в защитном газе // Изв. вуз. Физика. 2015. Т. 58. № 6-2 . С. 163 – 167.


Для цитирования:


Баранникова С.А., Шляхова Г.В., Зернин Е.А., Кузнецов М.А. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ПОРОШКОВ В ЗАЩИТНОМ ГАЗЕ. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2017;60(4):292-297. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-4-292-297

For citation:


Barannikova S.A., Shlyakhova G.V., Zernin E.A., Kuznetsov M.A. METHOD OF DETERMINING THE OPTIMAL CONCENTRATION OF NANOSTRUCTURED POWDERS IN SHIELDING GAS. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2017;60(4):292-297. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-4-292-297

Просмотров: 163


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)