CC BY
60
Секция «Сварка летательньш аппаратов и родственнее технологии»
УДК 621.791.722
Е. С. Марченко, Д. В. Муниров Научный руководитель - Н. В. Успенский Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ПРИРОДА КОРНЕВЫХ ДЕФЕКТОВ ПРИ ЭЛС И МЕТОДЫ БОРЬБЫ С НИМИ
Рассматривается природа появления корневых дефектов при электронно-лучевой сварке и способы и методы их предотвращения.
Качество шва при ЭЛС, как и при любом способе сварки плавлением, определяется совокупностью технологических и энергетических параметров процесса. Поддержание на требуемом уровне энергетических параметров процесса сварки обеспечивает при неизменных технологических условиях постоянство эксплуатационных параметров сварного соединения, геометрических размеров, структурных, прочностных и других показателей. Однако возможность формирования проплавления уникальной «кинжальной» формы с минимальной металлоемкостью ванны вступает в противоречие с достижением стабильных эксплуатационных параметров сварного соединения. Нарушение оптимального режима ЭЛС зачастую ведет к появлению в швах дефектов, причем даже на хорошо свариваемых материалах. Они встречаются при любых способах сварки плавлением и хорошо известны [1]: непровары, подрезы, провисание шва, а также повышенное разбрызгивание. Однако возникают и другие специфические дефекты, в частности - корневые дефекты. Корневые дефекты шва - один из наиболее распространенных видов дефектов, они могут иметь место при сварке любых материалов обычно в режиме несквозного проплавления в любом пространственном положении.
Рис. 2. Образцы с корневыми дефектами
Выбором уровня фокусировки пучка не удается полностью подавить корневые дефекты: вероятность образования несплавлений остается довольно высокой. При использовании электронного пучка, имеющего распределение плотности мощности с «провалом» в приосевой области (рис. 3), удается существенно снизить вероятность образования корневых дефектов. Такую форму распределения можно получить с помощью кругового сканирования пучка.
Рис. 1. Микрошлиф продольного сечения корневой части шва
Они заключаются в непостоянстве глубины про-плавления (корневая часть шва имеет пичковую структуру) и в наличии полостей или несплавлений в корневых пиках (рис. 1). Корневые дефекты имеют гидродинамическую природу образования и обусловлены особенностями переноса металла в сварочной ванне (рис. 2).
Для предотвращения корневых дефектов необходимо формировать пародинамический канал с достаточно широкой нижней частью и закругленным дном.
Изменение формы канала осуществляется изменением формы распределения плотности мощности электронного пучка в зоне сварки.
Рис. 3. Форма распределения плотности мощности электронного пучка для подавления корневых дефектов (^пр - диаметр провала; gпр - спад плотности мощности пучка в провале)
Расширение корня шва позволяет уменьшить опасность несплавлений свариваемых деталей из-за проявления остаточных или наведенных магнитных полей.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2014. Технические науки
При круговой развертке усредненное распределение плотности мощности пучка имеет провал в приосе-вой части. Диаметр этого провала (фактически диаметр окружности, описываемой осью сканирующего пучка) и определяет ширину корневой части шва.
При радиусе корня 1-1,5 мм вероятность появления корневых дефектов минимальна. Заслуживает внимания гипотеза о появлении вращательного движения жидкого металла при круговом сканировании пучка с оптимальной частотой. Возникающие при этом центробежные силы препятствуют развитию волновых возмущений сварочной ванны.
Трудноуправляемым в настоящее время дефектом при ЭЛС толщин более 10 мм является коневой дефект, который формируется в конце шва как пустоты различной абстрактной формы. При рентген-контроле данный дефект смотрится как цепь пор различной формы с наложением и соприкосновением. Это явление не имеет ничего общего с привычным нам порообразованием и зависит только от распределения энергии в пятне нагрева. Некачественное формирование луча с искаженным пятном нагрева, как правило, приводит к формированию корневого дефекта и чем хуже пятно нагрева, тем меньше свариваемая толщина, которая поражается данным дефектом. Сварка толщин свыше 12 мм. Не гарантируется от поражения
этим дефектом различной интенсивности. Для устранения этого дефекта необходимо управлять законом распределения энергии в пятне нагрева луча и формировать форму шва таким образом, чтобы в корне шва было притупление с радиусом не менее 1.. .2 мм, правильное перемешивание жидкой фазы шва как по вертикали, так и по горизонтали.
Один из приемов борьбы с корневыми дефектами - полное проплавление свариваемого стыка. Это наиболее надежный и простой способ, позволяющий исключить корневые дефекты, свести к минимуму угловые деформации, уменьшить вероятность образования пор и раковин благодаря улучшению условий дегазации металла сварочной ванны. При сварке в нижнем положении данный прием применяется для соединения металлов с 5м < 40 мм, а при сварке горизонтальным электронным пучком - с 5м < 400 мм.
Библиографическая ссылка
1. Назаренко О. К., Нестеренков В. М., Бондарев А. А., Кравчук Л. А., Архангельский Ю. А. Электронно-лучевая сварка буровых долот. Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины, 2012.
© Марченко Е. С., Муниров Д. В., 2014
УДК 621.762.079
И. И. Моцаренко Научный руководитель - В. В. Богданов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ИЗНОСОСТОЙКАЯ НАПЛАВКА В ЦЕМЕНТНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Предложены новые способы защиты от комбинированного вида износа в цементной промышленности, которые позволяют увеличить ресурс оборудования и сократить издержки на производстве.
Цементная промышленность - это значительный сегмент в отрасли производства строительных материалов, имеющий важное место в развитии экономики страны, особенно на фоне наблюдающегося строительного «бума». Производство цемента включает в себя различные технологические процессы, от добычи сырья до упаковки готовой продукции, и на каждом этапе этой цепочки возникают проблемы износа оборудования, которые сказываются как на себестоимости конечного продукта, так и на объемах производства.
Износ в цементной промышленности проявляется как комбинированное воздействие таких факторов, как абразия, эрозия, коррозия, трение, давление, температурное воздействие, вследствие чего меняется форма, размеры и состояние частей оборудования. Решить задачи износа можно разными способами - от замены узлов до изменения технологических параметров на участке. Но, в большинстве случаев, наиболее технологичным и экономически обоснованным способом является восстановление оборудования и профилактическая наплавка материалами, устойчивыми к проявляющимся факторам износа.
В отдельных случаях экономически оправданным может быть полное изготовление новых узлов из износостойких плит. Так, на одном из цементных заводов Евроцемента, после замены двигателя на сепараторе на более мощный, возросла скорость подачи сырья, однако вследствие резко увеличившегося износа и участившихся простоев на ремонты, ожидаемого роста производительности достигнуто не было. После изготовления корпуса сепаратора из износостойких плит простои сократились до уровня прежде принятых профилактических норм, а стоимость ремонтных работ снизилась в несколько раз по сравнению с прежними.
Износостойкие листы, из которых был изготовлен корпус сепаратора, представляют собой биметаллические плиты, основой которых является низкоуглеродистая сталь с нанесенным защитным покрытием, которое может быть выполнено:
- роботизированной наплавкой порошковой самозащитной проволокой;
- порошковым напылением с последующим про-плавлением.
