CC BY
17
3. Експериментальш дослщження структуры течй' у пальникових пристроях стабшзаторно-го типу з застосуванням кутових турбулiзаторiв потоку / Л.С. Бутовський, Н.М. Фiалко, В.Г. Прокопов та ш. // Проблемы экологии и эксплуатации объектов энергетики : матер. XXII Меж-дунар. конф., Ялта 8-12 июня 2012 г. - К. : Изд-во "Ялта", 2012. - С. 141-145.
4. Фiалко Н.М. Дослщження характеристик течп в систем плоских стабшзаторш полум'я з пластинчастими турбулiзаторами потоку / Н.М. Фiалко, С.А. Альошко, К.В. Ракитько та iн. // Проблемы экологии и эксплуатации объектов энергетики : матер. XXI Междунар. конф., Ялта 7-11 июня 2011 г. - К. : Изд-во "Ялта", 2011. - С. 175-177.
5. Фiалко Н.М. Особливост структури течи в решiтцi стабшзатс^в полум'я з полум'япере-кидними перемичками / Н.М. Фiалко, С.А. Альошко, М.В. Майсон та ш. // Проблемы экологии и эксплуатации объектов энергетики : матер. XXI Междунар. конф., Ялта 7-11 июня 2011 г. - К. : Изд-во "Ялта", 2011. - С. 183-187.
Фiалко Н.М., Шеренковський Ю.В., Майсон М.В., Меранова Н.О., Абдулт М.З., Бутовський Л.С., Полозенко Н.П., Клщ А.В., Стрижеус С.М., Тимощенко О.Б. Вплив пластинчастих Typ6yni3aTOpiB потоку на характеристики течй' та сумшоутворення налива та окисника в цилшдричному стабШзаторному пальниковому пристро!
Представлено даш числових дослщжень закож^рностей ефектш впливу на про-цеси переносу в цилшдричному стабшзаторному пальнику пластинчастих турбулiзато-рш потоку встановлених на зривнш кромцi стабiлiзатора полум'я. Наведено особливос-т структури течш палива та окисника при наявност та вщсутност турбулiзаторiв потоку. Проаналiзовано даш розрахунюв щодо особливостей процесiв сумшоутворення в пальниковому пристро!, що розглядаеться.
Ключовi слова: пластинчастий турбулiзатор потоку, цилшдричний стабшзатор-ний пальни, CFD-моделювання.
FialkoN.M., Sherenkovsky Y. V., Maison M. V., MeranovaN.O., Abdulin M.Z., Butovsky L.S., Polozeko N.P., Klishch A.V., Stryzheus S.M., Timoshchenko O.B. The Impact of Flat Flow Energizers on Flow Cha racteristics and Mixing Fuel and Oxidizer within a Cylindrical Stabilizer Burner
The numerical investigation of effects on transfer processes in the cylindrical stabilizer burner of flat flow energizers placed on a flame holder stalling edge are performed. The features of fuel and oxidizer flow pattern with and without the flow energizers are discussed. The computation results of mixing processes in the burner are analysed.
Keywords: flat flow energizer, cylindrical stabilizer burner, CFD-modeling, transfer process.
УДК 621.791 Проф. В.М. Палаш, канд. техн. наук; доц. А.Р. Дзюбик,
канд. техн. наук; доц. Р.В. Палаш, канд. техн. наук -НУ "Львiвська nолiтехнiка "
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ЗВАРНОСТ1 ЧАВУН1В ПРИ IX ДУГОВОМУ НАПЛАВЛЕНН1 СТАЛЛЮ У ГАЗОВ1Й СУМ1Ш1 СО2+О2
Розглянуто можливосй шдвищення технолопчно! мщност чавунних елеменпв, наплавлених стальним низьковуглецевим дротом у газовш захиснш сумiшi кисню i вуг-лекислого газу без застосування додаткового щщгршу. Дослщжено можливi варiанти впливу на властивосп, розмiри i хiмiчний склад дшянки "вибiлювання" зони термiчно-го впливу. Розглянуто ефект вщ змiни дiаметра електродного дроту, юлькосп i форми графiтових включень та ш. Пiдбiр способу направления, розмiру окремих валикiв i !х перекриття, моделювання вмiсту основного металу в швах i регулювання погонно! енерги дозволили розвинути шляхи зниження вмiсту вуглецю в наплавленому шарi.
Ключовг слова: чавуни, зварювання, стальний дрiт, дщянка вибiлювання, пара-метри режиму зварювання, газова сумгш.
Актуальнiсть теми. У машинобудуванш та iнших галузях промисло-востi i транспорту досить поширеним конструкцiйним матерiалом е сiрий ча-вун. У чавунних виливках шд час 'х оброблення можуть виявлятись рiзнi де-фекти. Окрш того, внаслвдок понижено!' мiцностi та високо' крихкостi сiрих ча-вушв можливi певнi руйнування виготовлених iз них деталей. Здебшьшого де-фекти у чавунних деталях i виливках можна виправити зварювальними проце-сами. Варто зауважити, що окрш литих, знаходять застосування i зварно-лит! чавуннi конструкций Виправлення ливарних дефектав, а також i ремонтне зварювання дають значний економiчний ефект. У зв'язку з цим вiдбуваеться пос-пйне вдосконалення наявних ироцес1в зварювання та наплавлення чавуну.
Чавун з точки зору фiзичноí зварюваностi належить до групи металiв, що вiдносно добре зварюються, оскшьки вiн володiе необмеженою розчиннiстю основного та бiльшостi присадних металiв у рiдкому станi (за винятком мiдi i деяких iнших метал1в), можливiстю дифузи у твердому i рiдинному станах та утворювати твердi розчини. Водночас з точки зору технолопчно!' зварюваностi, тобто здатносп утворювати при заданiй технологи зварне з'еднання без пору-шення сущльносп, спотворення форм та зниження якосп металу, чавун належить до метал1в, що погано зварюються. Це зумовлено його високою схильнк-тю до утворення у зварному з'еднанш структур "вiдбiлу" та гартування, трщин i пор. Вiдомо, що у бшьшосп випадк1в для утворення срого чавуну й уникнен-ня його "вибшювання" швидкiсть охолодження в процес первинно!' кристалiза-цц за температури 1200... 1100 °С не повинна перевищувати (1-3) °С/с., тодi як при дуговому зварюванш без попереднього пiдiгрiвання вона значно вища [1].
Незважаючи на те, що чавун володiе поганою технологiчною зварнiстю, на практищ досить широко використовують технологи, що не потребують його спещального пiдiгрiвання, зокрема з отриманням стальних швiв i наплавлених шарiв. До таких вщносять механiзоване зварювання i наплавлення стальним дротом у захисшй газовiй сумiшi СО2+О2 [2]. При таких процесах без попереднього пвдгр1вання важливою передумовою уникнення технолопчних трь щин та отримання яккних наплавлених валикiв е обмеження вмкту у зварю-вальнiй ваннi вуглецю. Окрш того, при зварюваннi плавлениям завжди е велика ймовiрнiсть утворення у з'еднанш дшянок зi структурою ледебуриту, наявнкть якого е характерною ознакою бшого чавуну. Таке "вибшювання" вiдбуваеться у тiй частинi з'еднання, яка знаходилась у розплавленому сташ i де пiд час пер-винно'' кристалiзацií вмiст вуглецю перевищував його максимальну розчиннiсть в аустент за евтектично' температури. Наявнiсть дшянок "вщбшу", особливо в зонi сплавлення, як правило, спричиняе значне зниження технолопчно'' мщнос-тi внаслiдок утворення гарячих i холодних трiщин, утруднюе оброблення звар-них з'еднань рiзанням, а також погiршення експлуатацiйних властивостей наплавлених деталей [3].
Мета роботи. У робоп дослiджено вплив погонно'' енергií дугового зварювання стальним дротом у захисшй газовш сумiшi СО2+О2 сiрих чавушв без 'хнього попереднього пiдiгрiвання, а також довжини електродного вильоту та
ступеня перекриття валиюв у шарах на вмкт вуглецю у наплавлених валиках та на розмiри i структуру небезпечно' колошовно' зони, зокрема далянки "вiдбiлу", з метою розроблення технолопчних рекомендаций отримання якiсних наплавлених шарiв.
Методика проведення дослiджень. На вмкт вуглецю у наплавлених валиках впливають частка чавуну, що переходить у ванну з основного металу, та штенсивнкть його окиснення у зварювальнш реакцiйнiй зонi. Геометричнi па-раметри наплавлених валикiв i шар1в, що визначають у них частку чавуну, в основному залежать ввд технологiчних параметрiв, зокрема погонно' енергп, ве-личини електродного вильоту, ступеня перекриття валитв у шарах. О^м тех-нологiчних факторш, певним чином впливають i металургiйнi, в основному через хгшчний склад чавуну та кшьккть i форму графиових включень. Для отримання термiчних циклiв, що iстотно вiдрiзнялися б сво'ми параметрами, авто-матичне наплавлення валикiв та шарiв проводили сталевим дротом Св-08А рiз-ного дааметра (1,2...2,0 мм) у газовiй сумiшi 70 % СО2+ 30 %О2 у досить великому дiапазонi значень погонних енергiй (360... 1700 КДж/м) на пластини рiзноí товщини (вiд 3-х до 20 мм) iз сiрого ферито-перлiтного чавуну з вмктом вуглецю (2,7...3,6) % з рiзною формою та юлькктю графiтових включень (Гф1...Гф13 i Гроз 25-750, ГОСТ 1412-85). Довжина електродного вильоту зна-ходилась у межах 18.. .80 мм. Дослiдження вiдбiлу, зокрема форми i розмiрiв його дшянок, а також особливостей структури, здшснювалось металографiчним аналiзом на оптичному м^оскош за стандартною методикою.
Основнi результата. Дослвдження факторш, що впливають на вмкт вуглецю у наплавлених валиках i шарах, показало таке. У вах зразках хiмiчний склад наплавлених валитв i шарiв вiдповiдав сталi з вмiстом вуглецю, що зале-жав вiд спiввiдношенням у них часток основного та наплавленого металiв, i знаходився в межах 0,2. 1,4 %. Для всiх значень погонних енергш вмiст вуглецю в одиночних валиках вищий порiвняно з наплавленими шарами. МЫмаль-ний вмкт вуглецю отримуеться при наплавленш шарш зi ступенем перекриття окремих валикiв на 1/2. Зi збшьшенням величини електродного вильоту вiд 18 до 80 мм частка основного металу у валиках i вiдповiдно вмiст вуглецю в них зменшувалися у середньому на 30 %. На вмiст вуглецю у наплавлених валиках ктотно впливае величина погонно' енергп. При 11 збшьшенш вiд 360 до 1700 КДж/м при наплавленш одиночних валикш з електродним вильотом 18 мм вмкт вуглецю зростае вщ 0,6 до 1,4 %.
Дослiдження природи "вибшювання", яке мало мiсце у вах наплавлених зразках, показало, що воно утворюеться у рiзних дшянках зони сплавлення, де метал пiд час наплавлення знаходився у розплавленому сташ i мав хiмiчний склад чавуну. У дшянщ неповного розплавлення завжди кнують передумови для вiдбiлювання, тому що рiдинна фаза тут мае хiмiчний склад чавуну. Розмiр ще!' д1лянки прямо пропорцiйно залежить вщ температурного iнтервалу криста-лiзацií та обернено пропорщйно - вiд градкнту температур в нiй i в дослвдже-ному дiапазонi значень погонно' енергп при наплавленш одиночних валитв знаходився у межах 30.250 мкм. Первинна кристалiзацiя тут протiкае за ме-тастабiльноí схеми з утворенням б1лого чавуну зi структурою, близькою до ев-
тектично!', хоча трапляються дшянки як заевтектично!', так 1 доевтектично! структуры. Продукти розпаду аустениу в бшьшосп випадюв - це перл1то-бейшто-мартенситна сум1ш. Варто зазначити, що вщбш тут не мае ч1тких обри-с1в, що пов'язано з особливктю розплавлення чавуну при його наплавленш. Мжроструктура основного металу, зокрема кшьккть, форма 1 розм1ри вклю-чень графиу, певним чином впливають на конф1гурацда дшянок вщбшювання та 'хню структуру. Цей вплив помпшший при низьких погонних енерпях, коли стушнь розчинення графиту у розплав1 ктотно залежить вщ розм1р1в 1 форми його включень. Дшянки "вибшювання" переважно розмщуються навколо час-тково розчинених включень графиу [5]. У випадку грубих включень графиу у зош сплавлення часто виникають гаряч1 трщини, особливо коли розм1р дшянки "вщбшу" перевищуе 500... 6000 мкм.
Проведеш дослщження показали, що на розм1р колошовно! зони, основною частиною яко! е зона сплавлення з дшянкою вщбшу та високотемпературна дшянка зони терм1чного впливу, де, як правило, присутш тверда структури гарту-вання, зокрема мартенсит, найбшьш ктотно впливае величина погонно!' енерги. За мшмальних 11 значень розм1р ще! зони при наплавленш одиночних валиюв не перевищуе 70... 100 мкм, тода як при погонних енерпях, вищих за 1400 КДж/м, ця небезпечна з точки зору утворення технолопчних трщин зона перевищуе 1000 мкм. Збшьшення величини електродного вильоту також впливае на змен-шення розм1р1в колошовно! зони. Такий вплив стае поминим вже при електрод-них вильотах, бшьших за 40 мм. При наплавленш шар1в з достатшм перекриттям валиюв (не меншим за 1/2) мае мкце ктотне зменшення розм1р1в далянки "вщбь лу", а в окремих мкцях вона стае незначною - меншою за 10 мкм.
Висновки. Виконаш дослщження показали, що при дуговому наплавленш срих чавушв стальним низьковуглецевим дротом без шд1гр1вання у газовому захисному середовишд 70 % СО2 + 30 % О2 у зош сплавлення завжди утво-рюеться дшянка "вщбшу". Впливати на розм1р 1 властивосп колошовно! зони 1, зокрема найбшьш небезпечно! й частини - дшянки "вибшювання" в зош сплавлення, можна р1зними способами - вибором чавуну вщповщного складу з ура-хуванням кшькосп, форми 1 розм1р1в графиових включень, режимом наплав-лення. Обмежувати розм1ри й можна зменшенням погонно!' енергп та збшьшен-ням електродного вильоту. При наплавленш шар1в кращд результати отриму-ються при перекригп окремих валитв не меншому за 1/2. Чавуни 1з меншими кшькктю та розм1рами графиових включень, при р1вних шших умовах, мають кращу зварнкть.
Лiтература
1. Грецкий Ю.Я. Влияние состава сварочной ванны на условия кристаллизации металла у границы сплавления при дуговой сварке чугуна / Ю.Я. Грецкий // Автоматическая сварка. -1980. - № 12. - С. 18-23.
2. Грабин В.Ф. Металография сварных соединений чугуна / В.Ф. Грабин, Ю.Я. Грецкий, Г.М. Крошина, В.А. Метлицкий. - К. : Вид-во "Наук. думка", 1987. - 192 с.
3. Палаш В.М. Металознавчi аспекти зварност залiзовуглецевих сплавiв : навч. поабн. -Льв1в : Вид-во К1НПАТР1, ЛТД, 2003. - 236 с.
4. Елистратов П.С. Сварка чугуна сталью / П.С. Елистратов, А.П. Елистратов. - Минск : Изд-во "Наука и техника", 1984. - 208 с.
5. Палаш В.М. Дослщження впливу режиму електродугового зварювання на будову зони сплавления срих чавунв / В.М. Палаш, А.Р. Дзюбик, Т.Р. Ступницький // Вюник Надiонального ун1верситету "Льв1вська полггехшка". - Сер.: Оптимiзадiя виробничих продеов i техтчний контроль у машинобудуванш та приладобудуваннi. - Львш : Вид-во НУ "Львiвська шштехнжа". -2008. - № 613. - С. 178-182.
Палаш В.Н., Дзюбик А.Р., Палаш Р.В. Исследование свариваемости чугунов при их дуговой наплавке сталью в газовой смеси СО2+ О2
Рассмотрены возможности повышения технологической прочности чугунных элементов, наплавленных стальной проволокой в защитной газовой среде кислорода и углекислого газа без использования дополнительного подогрева. Исследованы возможные варианты влияния на свойства, размеры и химический состав участка "выбеливания" зоны термического влияния. Рассмотрен эффект от изменения диаметра электродной проволоки, количества и формы графитовых включений и пр. Подбор способа наплавки, размера отдельных валиков и их перекрытия, моделирование содержания основного металла в швах и регулирование погонной энергии помогли развить пути снижения содержания углерода в наплавленном шаре.
Ключевые слова: чугуны, сварка, стальная проволока, участок выбеливания, параметры режима сварки, газовая смесь.
Palash V.N., DzyubikA.R., Palash R.V. The Weldability Research of Cast Irons during Their Arc Welding with Steel in the Gas Mixture CO2 + O2
The possibilities of increasing technological strength cast iron elements, by deposition with low carbon steel wire in protective gas mixture of oxygen and carbon dioxide without the use of additional heating is considered. The possible variants of impact on the properties, size and chemical composition of the 'whitening' area in the heat affected zone are investigated. The effect of changing the electrode wire diameter, the amount and form of graphite inclusions and others are examined. Selection of surfacing method, size of individual platens and their overlap degree, modeling base metal proportion in joints and regulation of energy per unit length allowed developing approaches to reduce the carbon content in the deposited layer.
Keywords: cast iron, welding, steel wire, whitening section, the parameters of welding, gas mixture.
УДК 629.114.3 Доц. Р.В. Зтько, канд. техн. наук; доц. О.Р. Серюз,
канд. техн. наук; студ. А.Ю. Варфоломш - НУ '^beiechm полтехшка"
РОЗРАХУНОК УСАДКИ ПОЛ1МЕРНО1 ПЛ1ВКИ ПРИ КАЛАНДРУВАНН1
Шд час каландрування пол]мерно'1 пл1вки характер умов перебпу процесу, швид-юсть i глибина його перебпу можуть значно змшюватися. Отримаш формули розподшу швидкостей руху матерiалу i тиску в мiжвалковому зазорi каландра, а також питомо'1 сили тертя на поверхш валка. Розрахунковi формули дали змогу побудувати графiчнi залежност взаемозв'язку розподшу швидкостей руху матерiалу, тиску в мiжвалковому зазорi каландра, питомо'1 сили тертя на поверхш валка вщ рiзних конструктивних пара-метрiв каландра. Ц залежност мають нелшшних характер, що важливо враховувати при розрахунку елеменпв каландра.
Ключовi слова: каландр, конструктивы параметри.
Вступ. На цей час процес виробництва пол1мерних плшок на каландро-вих л1шях - це багатоасортиментне гнучке виробництво, що стр1мко розви-ваеться. З появою нових рецептур каландроваш пл1вки отримують застосування в нових галузях, таких як харчова, медична, легка промисловосп. У зв'язку з цим вимоги до якосп пол1мерно1 пл1вки стають бшьш жорсткшими. Тому на
