WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Во втором варианте технологии сварки, разработанном для выполнения сварки без предварительной наплавки подслоя на сталь, для уменьшения степени проплавления стали предусмотрено применение специальной разделки кромок (рис.5, в) и техники сварки. Возбуждение дуги начинается на созданном на бронзовой части детали специальном выступе шириной 5-7мм и высотой 3-4мм, обеспечивающем пре дотвращение прожога бронзы и контакта сварочной дуги со сталью при образовании сварочной ванны. С момента образования сварочной ванны на бронзе горелка устанавливается таким образом, чтобы давление дуги и выходящего защитного газа способствовали течению жидкой сварочной ванны к стали (рис.5, г). При этом во все время горения дуги между ней и сталью имеется слой жидкого медного сплава. При достижении стальной кромки жидкий металл сварочной ванны смачивает поверхность стали, после чего горелка разворачивается, и сварочная ванна перемещается в сторону стали.

В процессе контакта сварочной ванны со сталью дугу между неплавящимся электродом и сварочной ванной удерживают на расстоянии 2-3 мм от ее головной части, не допуская переноса ее на сталь.

Процесс соединения бронзы со сталью осуществляется за счет того, что перегретый металл сварочной ванны при контакте его со сталью нагревает сталь за счет теплопередачи, смачивает ее, растворяет или незначительно расплавляет ее, что приводит к образованию металлической связи между ними. При этом процессе сварки во время контакта сварочной ванны со сталью необходимо следить за тем, чтобы дуга горела между неплавящимся электродом и ванной и не переходила на сталь.

Такая техника сварки предохраняет сталь от непосредственного контакта со сварочной дугой, и, следовательно, от ее значительного расплавления.

На разработанную разделку кромок «Конструкция узла подготовки кромок под сварку меди и ее сплавов со сталью» получен патент РФ№ 67002 на полезную модель, а на разработанный «Способ сварки меди и ее сплавов со сталью» патент РФ на изобретение № Разработана технология ручной и механизированной аргонодуговой сварки алюминиевой бронзы со сталью соответственно неплавящимся и плавящимся электродом в различных пространственных положениях, обеспечивающая получение временного сопротивления сварных соединений на уровне основного материала (бронзы) и пониженную степень расплавления стали. На разработанную технологию выпущена технологическая инструкция № 103-15 «Сварка трубных досок из алюминиевой бронзы марки CuAl8Fe F48 с корпусом и с фланцами конденсатора из стали St 37-2».

Технология аргонодуговой сварки трубных досок из алюминиевой бронзы CuAl8Fe с корпусом и с фланцами из стали St 37-2 в различных пространственных положениях плавящимся и неплавящимся электродами по инструкции №103-15 освоена на ОАО «ЛМЗ» для изготовления конденсатора.

Основные положения и результаты выполненной работы по разработке технологии сварки алюминиевых бронз со сталями с пониженной степенью расплавления стали внедрены в 2006-2008г.г. на ФГУП «Адмиралтейские верфи» при аргонодуговой сварке изделий МСЧ.

Общие выводы по работе 1. Установлено, что при сварке плавлением алюминиевых бронз с углеродистыми и низколегированными сталями по используемым в промышленности технологиям временное сопротивление и ударная вязкость сварных соединений ниже соответственно временного сопротивления и ударной вязкости бронзы и исходного присадочного материала. Причина такого снижения механических свойств сварных соединений не изучалась.

2. Установлено, что структура металла шва сварного соединения алюминиевых бронз со сталями при сварке с расплавлением стали состоит из двух фаз: -фазы матрицы металла шва и расположенной в ней -фазы в виде выделений по его сечению и кристаллизационной прослойки у граница сплавления со сталью.

3. -фаза имеет ГЦК – кристаллическую решетку и представляет собой сложный твердый раствор переменного состава железа, алюминия, марганца и др. элементов стали и бронзы (пересыщенный по железу) в меди. В сварном соединении бронзы БрА9Ж4Н4Мц1 со сталью АБ2 -фаза имеет следующий химический состав (основные элементы, масс.%): алюминий- 5,7-8,2; марганец- 0,6-1,4; железо- 3,2-6,4; никель - 3,4-5,0; медь– основа, а параметр ее кристаллической решетки a = 3,654-3,660.

4. -фаза имеет ОЦК – кристаллическую решетку с параметром a= 2,890-2,и представляет собой сложный твердый раствор переменного состава меди, алюминия, никеля, марганца, углерода и др. элементов стали и бронзы в -железе (пересыщенный по меди). Она имеет следующий химический состав (основные элементы, масс.%): алюминий– 4,1-9,0; марганец– 0,8-1,6; никель– 4,9-8,8; медь– 13,6-22,1; углерод– 0,062-0,07; кремний– 0,24-0,28; железо– основа. Образцы с химическим составом -фазы имеют временное сопротивление 629-813/787 МПа; ударную вязкость ~2,5 Дж/см2. Рассмотренная -фаза является новой фазой, образующейся в металле шва при сварке плавлением алюминиевых бронз со сталями.

5. Установлено влияние степени расплавления стали при сварке на структуру и химический состав металла шва и отдельных фаз в нем. Повышение степени расплавления стали приводит:

-к увеличению количества выделений -фазы по сечению металла шва, особенно в зоне переменного состава у границы сплавления его со сталью, и площади металла шва, занятой ими (до 40-60% и более), и к увеличению толщины кристаллизационной прослойки ( до 70мкм и более);

-к увеличению содержания железа от 5 до 40% и более, снижению содержания алюминия от 8,4 до 4,4%, никеля от 5,0 до 3,7% и меди от 80 до 51,5% и менее в металле шва;

-к обеднению -фазы основными упрочняющими элементами- алюминием (с 8,до 5,7%) и никелем (с 5,0 до 3,4%) из-за их перехода в образующуюся в металле шва -фазу;

-к снижению в -фазе содержания меди от 22,1 до 13,6%, алюминия- от 9,0 до 4,1%, никеля- от 8,8 до 7,9%.

6. В стали у границы с металлом шва в результате диффузии в нее меди, алюминия и др. элементов медного сплава образуется диффузионная прослойка толщиной 515мкм. По ее сечению наблюдается плавное изменение концентрации элементов: от границы со швом в сталь происходит уменьшение содержания меди и алюминия и повышение содержания железа.

7. Предложена схема формирования металла шва при сварке алюминиевых бронз со сталями, учитывающая, в отличие от сварки однородных металлов, различия в теплофизических свойствах свариваемых металлов и ограниченную растворимость железа в бронзах и меди в железе.

Железо, перешедшее в сварочную ванну в результате расплавления стали в количествах, превышающих его растворимость в жидком медном сплаве, в процессе охлаждения сварочной ванны кристаллизуется как по ее сечению, так и на оплавленных зернах стали в виде отдельных выделений и кристаллизационной прослойки. В эти выделения и в прослойку диффундируют из сварочной ванны медь, алюминий, углерод и другие элементы, входящие в ее состав, формируя -фазу. Выделения фазы, наряду с оплавленными зернами стали и бронзы, становятся центрами даль нейшей кристаллизации металла шва. При достижении температуры солидуса оставшаяся жидкая часть сварочной ванны кристаллизуется в - фазу. Из-за высокой скорости охлаждения сварочной ванны избыточные железо в - фазе и медь в -фазе преимущественно сохраняются в них в виде пересыщенных твердых растворов на основе соответственно меди и -железа.

8. Установлено влияние степени расплавления стали на временное сопротивление и ударную вязкость сварных соединений алюминиевой бронзы со сталями.

Временное сопротивление сварных соединений с увеличением степени расплавления стали уменьшается из-за обеднения -фазы такими упрочняющими элементами, как алюминий и никель, в результате их перехода в образующуюся -фазу.

Ударная вязкость сварных соединений с увеличением степени расплавления стали уменьшается из-за увеличения в металле шва количества -фазы. При этом характер разрушения образцов изменяется от вязкого к хрупкому. Наиболее низкие значения ударной вязкости имеют участки сварного соединения в зоне переменного состава металла шва у границы сплавления со сталью.

При содержании в металле шва менее 16% железа (25% -фазы по площади) ударная вязкость сварного соединения при надрезе по границе сплавления сталь-шов составляет 29-39 Дж/см2, что находится на уровне ударной вязкости бронзы, а характер разрушения образцов становится преимущественно вязким. Временное сопротивление таких сварных соединений составляет в среднем 623МПа, что также находится на уровне свойств бронзы.

9. Разработана технология аргонодуговой сварки алюминиевых бронз с углеродистыми и низколегированными сталями, при которой предварительно на сталь наплавляется подслой с ее минимальным расплавлением, выполняется подготовка кромок под сварку с применением разработанных конструктивных элементов и производится сварка подслоя с бронзой, что обеспечивает получение временного сопротивления и ударной вязкости сварных соединений на уровне свойств бронзы.

10. Разработана технология аргонодуговой сварки алюминиевых бронз с углеродистыми и низколегированными сталями без применения подслоя с пониженной степенью расплавления стали за счет применения специальной разделки кромок и техники сварки, что обеспечивает получение временного сопротивления и ударной вязкости сварных соединений на уровне свойств бронзы.

11. Разработана технология механизированной аргонодуговой сварки алюминиевой бронзы со сталью в различных пространственных положениях, обеспечивающая получение временного сопротивления сварных соединений на уровне свойств основного материала (бронзы).

12 Технология аргонодуговой сварки трубных досок из алюминиевой бронзы с корпусом и с фланцами из углеродистой стали освоена на ОАО «ЛМЗ» для изготовления конденсатора. Выпущена согласованная с ОАО «ЛМЗ» технологическая инструкция № 103-15 «Сварка трубных досок из алюминиевой бронзы марки CuAl8Fe Fс корпусом и с фланцами конденсатора из стали St 37-2».

13. Основные положения и результаты выполненной работы по разработке технологии сварки алюминиевых бронз со сталями с пониженной степенью расплавления стали внедрены в 2006-2008г.г. на ФГУП «Адмиралтейские верфи» при аргонодуговой сварке изделий МСЧ.

14. На разработанные «Способ сварки плавлением меди и ее сплавов со сталями», «Способ сварки меди и ее сплавов со сталью» и «Конструкцию узла подготовки кромок под сварку меди и ее сплавов со сталью» получены патенты РФ соответственно на изобретения № 2325252 и № 2346793 и на полезную модель № 67002.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ОПУБЛИКОВАННЫ В СЛЕДУЩИХ РАБОТАХ:

1. Вайнерман А.Е., Пичужкин С.А. Сварка меди и ее сплавов со сталями (Литературный обзор) // Вопросы материаловедения. 2002. №4(32). С.52-65.

2. Баранов А.В., Вайнерман А.Е., Пичужкин С.А. Исследования технологии сварки алюминиевой бронзы с высокопрочной сталью АБ2-ПК // Материалы научнопрактической конференции «160 лет Котлонадзору России. Петровские чтения».

Санкт-Петербург, 2003. С.27-28.

3. Вайнерман А.Е., Пичужкин С.А. Исследование особенностей сварки алюминиевой бронзы марки БрА9Ж4Н4 со сталью АБ2-ПК// Вопросы материаловедения. 2004.

№2(38). С.99-107.

4. 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.

5. Вайнерман А.Е., Пичужкин С.А. Сварка алюминиевых бронз со сталями // Материалы Х Всеросийского научно-технического семинара «Обеспечение безопасности и экономичности энергетического оборудования». Санкт-Петербург: «Ива», 2004.

С.260-264.

6. Баранов А.В., Вайнерман А.Е., Пичужкин С.А. Выбор сварочных материалов и исследование особенностей технологии аргонодуговой сварки высокопрочных алюминиевых бронз со сталями // Сб. докл. II второго научно-практического семинара предприятий стран СНГ. «Дуговая сварка. Материалы и качество». Киев, 2005. С.26-30.

7. Рыбин В.В., Вайнерман А.Е., Баранов А.В., Андронов Е.В., Пичужкин С.А. Исследование особенностей и разработка прогрессивных технологий сварки медных сплавов со сталями и наплавки медных сплавов на стали // Вопросы материаловедения.

2006. №1(45). С.220-229.

8. Вайнерман А.Е., Пичужкин С.А., Петров С.Н. Исследование состава, структуры и механических свойств металла зон сварных соединений медных сплавов со сталями и их влияние на механические свойства сварных соединений // Вопросы материаловедения. 2006. №4(48). С.43-55.

9. Вайнерман А.Е., Пичужкин С.А. Исследование состава и структуры металла шва и их влияние на механические свойства сварных соединений алюминиевых бронз со сталями // Вопросы материаловедения. 2007. №3(51). С.102-106.

10. Вайнерман А.Е., Пичужкин С.А. Исследование особенностей формирования состава и структуры металла шва при сварке плавлением алюминиевых бронз со сталями и их влияние на механические свойства сварных соединений // Вопросы материаловедения. 2008. №4(56). С.24-36.

11. Патент 2325252 Российская Федерация, МПК В23К 9/00, 9/23, 103/22. Способ сварки плавлением меди и ее сплавов со сталями / Рыбин В.В., Баранов А.В., Вайнерман А.Е., Андронов Е.В., Пичужкин С.А.; заявитель и патентообладатель ФГУП «ЦНИИ КМ «Прометей»..№2006117958/02; заявл. 24.05.2006; опубл.27.05.2008, Бюл.

.№15. 4с.

12. Патент 67002 Российская Федерация, МПК В23К 33/00. Конструкцию узла подготовки кромок под сварку меди и ее сплавов со сталью / Баранов А.В., Андронов Е.В., Вайнерман А.Е., Пичужкин С.А., Попов О.Г.; заявитель и патентообладатель ФГУП «ЦНИИ КМ «Прометей». №2007108364/22; заявл. 05.03.2007; опубл. 10.10.2007, Бюл.

.№28. 3с.

13. Патент 2346793 Российская Федерация, МПК В23К 9/167, 103/22. Способ сварки меди и ее сплавов со сталью / Рыбин В.В., Баранов А.В., Вайнерман А.Е., Андронов Е.В., Пичужкин С.А.; заявитель и патентообладатель ФГУП «ЦНИИ КМ «Прометей».

№2007103060/02; заявл. 25.01.2007; опубл. 20.02.2009, Бюл. №5. 5с.

Выходные данные Подписано в печать « 20 » марта 2009г. Формат 60х48 1/16.

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»