CC BY
3
МАШИНОСТРОЕНИЕ MECHANICAL ENGINEERING
05.02.10 СВАРКА, РОДСТВЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ И ТЕХНОЛОГИИ
WELDING, RELATED PROCESSES AND TECHNOLOGIES
DOI: 10.33693/2313-223X-2020-7-3-77-84 УДК 621.791.75.042
Влияние степени основности электродных покрытий на сварочно-технологические свойства сварочных электродов
Р.М. Саидов1, a ©, Сонг Йонг-Вон2, b ©, Ф.М. Рахимова1, c ©, М.М. Абралов3, d ©
1 Институт материаловедения Научно-производственного объединения «Физика-Солнце» Академии наук Республики Узбекистан,
г. Ташкент, Республика Узбекистан
2 Корейский политехнический университет, Республика Корея
3 Ташкентский государственный технический университет, г. Ташкент, Республика Узбекистан
a E-mail: saidov_r@yahoo.com b E-mail: ywsong@kpu.ac.kr c E-mail: f.rakhimova@imssolar.uz d E-mail: abralov1978@mail.ru
Аннотация. В настоящей статье приведены результаты исследований по изучению влияния степени основности шихты электродного покрытия ВО и температуры плавления Гпл шихты электродных покрытий, состоящих из двухкомпонентной оксидной системы CaO-SiO2 и рудно-минерального сырья Республики Узбекистан на сварочно-технологические свойства сварочных электродов. Определена взаимосвязь между этими показателями, сила линейной корреляции которых оценивалась с помощью коэффициента детерминированности R2. Установлено влияние величины ВО на такие свойства сварочного электрода, как разрывная длина дуги, формирование наплавленного металла и образование козырька или чехла на торце электрода. По результатам исследований выявлены рекомендации к степени основности шихты электродного покрытия ВО, которые могут быть использованы при разработке составов покрытий электродов для их эффективного воздействия на сва-рочно-технологические свойства сварочных электродов.
Ключевые слова: Ручная дуговая сварка, сварочные электроды, шихта электродного покрытия, степень основности, сва-рочно-технологические свойства электродов
Благодарность. Настоящая работа выполнена в рамках прикладного проекта Государственной научно-технической программы Республики Узбекистан за № ФА-Атех-2018-32 на тему «Разработка импортозамещающих сварочных электродов на базе местного сырья для сварки конструкционных сталей».
ССЫЛКА НА СТАТЬЮ: Саидов Р.М., Сонг Йонг-Вон, Рахимова Ф.М., Абралов М.М. Влияние степени основности электродных покрытий на сварочно-технологические свойства сварочных электродов // Computational nanotechnology. 2020. Т. 7. № 3. С. 77-84. DOI: 10.33693/2313-223X-2020-7-3-77-84
DOI: 10.33693/2313-223X-2020-7-3-77-84
Influence of the basicity index on welding electrode coatings on their welding and technological properties
R.M. Saidov1a ©, Yong-Won Song2' b ©, F.M. Rakhimova1 c ©, M.M. Abralov3 d ©
1 Institute of Materials Science, SPA "Physics-Sun", Academy of Science of Uzbekistan, Tashkent, Republic of Uzbekistan
2 Korea Polytechnic University (KPU) of the Republic of Korea, Republic of Korea
3 Tashkent State Technical University, Tashkent, Republic of Uzbekistan
a E-mail: saidov_r@yahoo.com b E-mail: ywsong@kpu.ac.kr c E-mail: f.rakhimova@imssolar.uz d E-mail: abralov1978@mail.ru
Abstract. At this article presented the results of researches on studying of influence of basicity index BI of the electrode coating and the Melting Temperature Tm of the slag of electrode coatings consisting of a two-component CaO-SiO2 oxide system and ore-mineral raw materials of the Republic of Uzbekistan on the welding and technological properties of the welding electrodes. The relationship between these indicators was determined, the strength of linear correlation of which was estimated using the coefficient of determination R2. The influence of the BI value on such properties of the welding electrode as the breaking length of the arc, the formation of the deposited metal, and the formation of a visor or cover at the end of the electrode is established. Based on the research results, recommendations for the basicity index BI of the electrode coating were identified, which can be used in the development of electrode coating compositions for their effective impact on the welding and technological properties of welding electrodes.
Key words: Manual arc welding, welding electrodes coatings, coating components, welding and technological properties of electrodes
Acknowledgements. This work was carried out within the framework of the research project of the State scientific and technical program of the Republic of Uzbekistan No. FA-Ateh-2018-32 on the theme "Development of import-substituting welding electrodes based on local raw materials for welding of a structural steels".
v=
FOR CITATION: Saidov R.M., Yong-Won Song, Rakhimova F.M., Abralov M.M. Influence of the basicity index on welding electrode coatings on their welding and technological properties. Computational nanotechnology. 2020. Vol. 7. No. 3. Pp. 77-84. (In Russ.) DOI: 10.33693/2313-223X-2020-7-3-77-84
ВВЕДЕНИЕ Также, известна другая формула [8], определения степе-
ни основности флюсов, включающая большее количество
оксидов и использованное при разработке флюсов для автоматической сварки под флюсом.
Одной из важнейших характеристик шихты для сварочных флюсов и электродных покрытий является основность, которой называют отношение содержания основных оксидов к содержанию кислых оксидов [1-6]. Это отношение на- ВО = (2) зывается основностью, или индексом основности (ВО), ших- 1 ты. Для расчета основности флюсов используют следующую СаР2 +СаО + + ВаО + + Ма2° + К2° + 1.Ю+^ (МпО + ре°) формулу, рекомендованную Международным институтом = 1 ' сварки (МИС) [7], имеет вид: &2° +~ (а|20з + ТЮ2 +2гО2)
CaO + MgO + Na2O + K2O + CaF2 +1/2 (MnO + FeO)
во = ' (1) В соответствии с расчетами по формуле основности все
2 2 3 2 флюсы по их химико-металлургическим свойствам можно
где СаО, MgO и т.д. — массовая доля соответствующего хими- разделяют на группы, имеющие температурный интервал
ческого соединения во флюсе, %. плавления, показанный в табл. 1 [9]:
Таблица 1
Тип, степень основности ВО и температурный интервал плавления флюсов [Type, basility index BI and temperature range of fluxes]
Тип флюса [Type of electrode coating] Степень основности ВО [Basility index BI] Температурный интервал плавления, °С [Temperature range, °С]
Кислые (К) [Acide (A)] <0,9 1100-1300
Нейтральные (Н) [Neutral (N)] 0,9-1,2 1300-1500
Основные (О) [Basic (В)] 1,2-2,0 >1500
Высокоосновные (ВО) [Highly basic (HB)] >2,0 >1500
Высокоосновные шлаки обладают хорошей сорбцион-ной способностью по отношению к примесям, жидкопод-вижны, газопроницаемы, способствуют стабильности электрических дуг. Эти шлаки «короткие», т.е. имеют короткий температурный интервал перехода от жидкоподвижного в твердое состояние. Кислые шлаки («длинные») более вязкие, обладают хорошими изолирующими свойствами, большим интервалом перехода от жидкого к твердому состоянию. Данные об основности во многих случаях необходимы для прогнозирования процессов взаимодействия в тройной системе газ-шлак-металл [10].
Для покрытий сварочных электродов используют различные виды шлаков, отличающиеся степенью основности BO. Например, сварочные электроды кислого вида со степенью основности BO < 0,9 обеспечивают хорошую стабильность дуги; они подходят как для переменного сварочного тока, так и для постоянного. Однако, в связи с чрезмерной жидкоте-кучестью сварочной ванны этими электродами не возможно выполнять сварку в вертикальном положении. Кроме того, сварка такими электродами может привести к возникновению трещин.
Покрытия электродов основных видов со степенью основности BO > 1,2 обеспечивают значительно лучшее качество и механическую прочность металла шва. Эти электроды выдерживают высокую температуру сушки и поэтому не загрязняют сварочную ванну водородом. Сварка этими электродами может сопровождаться неустойчивым горением дуги, что приводит к частым коротким замыканиям и крупнокапельному переносу металла электрода в сварочную ванну. Дуга при сварке этими электродами должна быть очень короткой.
Несмотря на большое количество исследований влияния химических составов электродных покрытий на качество и свойства сварочных электродов, изучение степени основности ВО шлаков электродных покрытий на сварочно-техно-логические свойства сварочных электродов не достаточно изучены.
Поэтому, целью настоящей работы являлось изучение степени основности рудно-минерального сырья Узбекистана, используемого в составе шихты для покрытий сварочных электродов и влияние степени основности (BO) шлаков электродного покрытия на сварочно-технологические свойства сварочных электродов.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
На первой стадии настоящей работы проводились исследования влияния степени основности ВО шлаковой основы электродного покрытия на сварочно-технологические свойства покрытия сварочных электродов на основе простейшей двухкомпонентной шлаковой системы CaO-SiO2, изучая всю линейку массовых концентраций окиси кальция и кремнезема. Определенная таким образом степень основности может характеризовать химические свойства шлака, так как окись кальция наиболее сильный основной окисел, а кремнезем обладает в шлаке отчетливо выраженными кислотными свойствами. Выражение основности шлака через отношение (%CaO)/(%SiO2) нашло широкое применение в практике сталеплавильного производства [11].
В качестве сварочно-технологических свойств сварочных электродов изучались такие свойства, как стабильность горения дуги сварочного электрода 1рдд, формирование наплавленной точки 0ст, величина козырька или чехла на торце электрода hK. Методы определения указанных сварочно-тех-нологических свойств сварочных электродов описаны в работах [12; 13].
Степень влияния степени основности ВО шлака электродного покрытия на сварочно-технологические свойства сварочных электродов оценивали с помощью коэффициента детерминированности R2. Коэффициент детерминированности находится в диапазоне 0 < R2 < 1, и обозначает силу линейной корреляции между сварочно-технологиче-скими свойствами сварочных электродов и степенью основности шлаков электродного покрытия. При этом, величина R2 от 0,81 до 1,0 указывают на очень сильную корреляцию, от 0,49 до 0,81 указывают на сильную коррелируемость, от 0,25 до 0,49 указывают на переменные, которые можно считать умеренно коррелируемыми, от 0,09 до 0,25 указывают на низкую корреляцию и меньше 0,09 не имеют какой-либо (линейной) корреляции [14].
Покрытия на сварочных электродах получали методом окунания в обмазочную массу, полученную в результате смешивания исследуемых оксидов (порошок с гранулометрическим составом менее 100 мкм) с жидким стеклом (плотностью 1,4 г/см3) в соотношении, позволяющем образованию на поверхности металлического стержня слоя обмазки, толщиной 0,8-1,2 мм. После нанесения обмазки электроды провяливались при комнатной температуре в течение суток, а затем прокаливались в течение 60 мин при температуре 200 °С.
Наплавка осуществлялась на пластину из стали СтЗсп, толщиной 4 мм, при помощи выпрямителя инверторного типа марки Jasic TIG-200P. Питание сварочной дуги осуществлялось на переменном токе при величине силы сварочного тока 140 А и диаметре стержня электрода 4 мм.
Результаты проведенных исследований влияния состава обмазки электродных покрытий, состоящих из двухкомпонентной шлаковой системы CaO-SiO2, на сварочно-техно-логические свойства сварочных электродов представлены в табл. 2. При этом степень основности ВО вычислялась по формуле (1) [7].
Температуры плавления обмазок электродных покрытий в шлаковой системе CaO-SiO2 определялась по диаграмме состояния представленной на рис. 1. и в табл. 3.
В соответствии с полученными результатами, представленными на рис. 2, между температурой плавления шихты электродного покрытия и его степенью основности ВО
MECHANICAL ENGINEERING
Таблица 2
Результаты исследований сварочно-технологических свойств сварочных электродов в зависимости от состава покрытия [Results of research of welding and technological properties of welding electrodes depending on the coating composition]
Состав покрытия [Coating composition]
BO1 [BI]
L , мм
рдд
U.,,. mm]
h , мм
к
[h. mm]
Вид торца электрода [View of the electrode visor]
0 , мм
свт ' [0dp, mm]
Вид наплавленного металла [View of the deposited metal]
CaCO3(CaO)
100,00
11,5
2,8
10,0
90%CaCO3 + 10%SiO2(83,4%CaO + 16,6%SiO2)
5,02
11,7
1,7
12,5
80%CaCO3 + 20%SiO2(69,1%CaO + 30,9%SiO2)
2,24
11,7
2,3
13,2
70%CaCO3 + 30%SiO2(56,6%CaO + 43,4%SiO2)
1,30
11,3
0,0 (3,0)
12,0
60%CaCO3 + 40%SiO2(45,6%CaO + 54,4%SiO2)
0,84
9,0
1,0
11,6
50%CaCO3 + 50%SiO2(35,9%CaO + 64,1%SiO2)
0,56
2,0
11,7
40%CaCO3 + 60%SiO2(27,2%CaO + 72,8%SiO2)
0,37
12,0
0,7
13,7
f
30%CaCO3 + 70%SiO2(19,3%CaO + 80,7%SiO2)
0,24
3,7
10,7
20%CaCO3 + 80%SiO2(12,3%CaO + 87,7%SiO2)
0,14
6,8
0,5
10,3
10%CaCO3 + 90%SiO2(5,9%CaO + 94,1%SiO2)
0,06
6,3
1,0
9,5
SiO,
0,00
5,3
1,0
6,8
1 Степень основности, рассчитанной по формуле (1).
2 Разрывная длина дуги.
3 Высота козырька или чехла торца электрода.
4 Формирование наплавленного металла.
Каждое значение, приведенное в таблице, соответствует среднему арифметическому результатов трех измерений.
имеется сильная корреляционная связь (R2 = 0,533), в соответствии с которой увеличение степени основности шлака способствует повышению его температуры плавления. При этом самые низкие температуры плавления шлаков в этой системе наблюдаются у составов, находящихся в области нейтральных шлаков и приграничных к ней кислых шлаков, что объясняется образованием эвтектик в указанных зонах (см. рис. 1 и табл. 3).
Исследования влияния степени основности и температуры плавления шлаков электродных покрытий, состоящих из двухкомпонентной системы оксидов кальция и кремния, на сварочно-технологические свойства сварочных электродов представлены на рис. 3 и 4.
Зависимость сварочно-технологических свойств от степени основности ВО шлаков двухкомпонентной системы CaO-SiO2 (см. рис. 3) показывает, что имеется сильная корреляционная связь между степенью основности ВО с разрывной длины дуги 1рдд (R2 = 0,565), умеренная корреляция с диаметром сварочной точки 0ст (R2 = 0,436) и слабая коррелиру-емость с формированием козырька на торце электрода h (R2 = 0,233). При этом все кривые зависимостей имеют параболический характер с максимумами при значениях степени основности ВО от 0,5 до 2,5.
t, °C 2600
2400
2200
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
К [A]
H [N] O [B]
BO [BI]
\ a-CaSiO / 2Ж \[a-CaSiC, ^ [2L] 4 С
Кристоболит+Ж [Christobolit + L]
Тридимит + a - CaSiO3
- [Tridymite + a - CaSiO3]
Тридимит + ß - CaSiO3 [Tridymite+ ß-CaSiO,
- a-Кварц + ß - CaSiO
[a-Quartz + ß-CaSiO J_I_I_L'
0 10 20 30 40 50 60 SiO2 CaOSiO2 3CaO2SiO2
% (мас.) [% (wt.)]
70
80 90 100 CaO
Рис. 1. Диаграмма двухкомпонентной системы CaO-SiO2 Fig. 1. State diagram of the two-component CaO-SiO2 system
Таблица 3
Состав шлака оксидной системы CaO-SiO2 и их степень основности ВО и температура плавления Тпл [Slag compositions of oxide systems CaO-SiO2 and their basility index BI and melting temperatures Tm]
Состав шлака, % масс. [Slag composition, % mas.] Состав шлака после 900 °C, % масс. [Slag composition after900 °C, % mas.] Степень основности ВО [Basility index BI] Температура плавления Т , °С пл' [Melting temperature Т , °С] m' J
CaCO3* SiO2 CaO SiO2
100 0 • • 100,00 2570
90 10 83,4 16,6 5,02 2400
80 20 69,1 30,9 2,24 2080
70 30 56,6 43,4 1,30 1470
60 40 45,6 54,4 0,84 1520
50 50 35,9 64,1 0,56 1510
40 60 27,2 72,8 0,37 1700
30 70 19,3 80,7 0,24 1940
20 80 12,3 87,7 0,14 1990
10 90 5,9 30,0 0,06 1810
0 100 0,0 100,0 0,00 1610
' При температуре 900-1000 °C CaCO3 разлагается на CaO и CO2 (CaCO3 = 56%CaO + 44%CO2).
Также, выявлено, что зависимость сварочно-техноло-гических свойств от температурой плавления Гпл шлаков оксидной системы СаО^Ю2 (см. рис. 4) имеется умеренную корреляционную связь с разрывной длины дуги ^дд (Я2 = 0,239), слабая корреляция с диаметром сварочной точки 0ст (Я2 = 0,125) и отсутствие какой-либо коррелиру-емости с формированием козырька на торце электрода Ьк (Я2 = 0,014). При этом все кривые зависимостей имеют параболический характер с минимумами в диапазоне температур 1800-2100 °С.
Согласно полученным результатам сварочно-технологи-ческие свойства сварочных электродов имеют более силь-
ную коррелируемость этих свойств со степенью основности ВО, чем с температурой плавления Гпл (рис. 5) шлаков электродных покрытий в оксидной системе СаО^Ю2.
Образование эвтектик и перитектик, связанные с образованием комплексных соединений CaSiO3, Са^Ю4 и Са^2О7 в шлаковой системе СаО^Ю2 (см. рис. 1), которые влияют на коррелируемость между температурой плавления шлаков и сварочно-технологическими свойствами сварочных электродов в сторону ослабления. Поэтому, между свароч-но-технологическими свойствами электродов и степенью основности шлаков корреляционные связи более сильные, чем с температурой плавления этих шлаков.
MECHANICAL ENGINEERING
I ,
<V Ц
^ K-CO
fo S
Ü I
га с
i S
fi 3
<u О 3 4
£ О
КЗ
£ E
O)
СЮ (Л
3000 2500 2000 1500* 1000 500 0
К [A] H [N] O [B]
« «
BO [BI]
CaO
R2 = 0,553 b
I I BO [BI]
h тпл [Tm;
----IH
0 1 2 3 4 5
Степень основности шихты покрытия ВО (CaO-SiO2) [Basility index BI of slag system CaO-SiO2]
oc 0,6
£ 0,4
0,25 ' 0,2
j çu S и -& iE -©■ ai m о
£ H,
0,09 0,0
рдд' ^Ы* mm]
0с т, MM mm]
hK, мм [hv, mm]
Сильная корреляция [Strong correlation]
Умеренная корреляция [Moderately correlation]
Слабая корреляция [Low correlation]
Нет корреляции [No correlation]
Сварочно-технологические свойства электрода [Welding-technologies properties of electrode]
Рис.2. Зависимость температуры плавления T шлака покрытия от степени основности BO Fig.2. Dependence of the melting temperature T of the coating slag on the basility index BI
CaO
CaO
CaO
Степень основности шихты покрытия ВО (CaO-SiO2) [Basility index BI of slag system CaO-SiO2]
Рис. 3. Зависимость сварочно-технологических свойств
шлака покрытия от степени основности BO Fig. 3. Dependence of the welding-technologies properties of the coating slag from the basility index BI
P £2
H
fa w £ о 5 ai
О -rj
m t
и ai О) ^
s P S à
CU
T çu
5 'ад
o° §g
0 СЮ
1 с
Sis
ад|
16 14 12 10 8 6 4
[TmSiOJ
□
0
SiO,
SiO2
-A.
A SiO2
Г„лСаО [Tm CaO]
R2 = 0,125
Л i
R = 0/239-O
CaO
_I_I
■■0— icp,MM[iWa, mm]
-Л- 0ст, мм [0dp, mm] -гДг- hH, мм [hv, mm]
R = 0,014
-IH
Рис. 5. Корреляция (R2) между сварочно-технологическими
свойствами сварочных электродов (L , 0ст, h„) и степенью основности BO и температурой плавления T шлаков электродного покрытия Fig. 5. Correlation (R2) between welding and technological properties of welding electrodes (Lbla, 0dp, hv) and the basicity index BI and melting temperature Tm of electrode coating slags
С целью изучения влияния степени основности BO шлаков электродных покрытий, состоящих из многокомпонентных шлаковых систем, на сварочно-технологические свойства сварочных электродов, проводились исследования с использованием в качестве электродных покрытий из рудно-мине-рального сырья Республики Узбекистан. В табл. 4 приведены некоторые минералы, использованные в качестве обмазок сварочных электродов, название месторождений и значения степени основности BO, рассчитанные по формуле (1).
Результаты этих исследований приведены на рис. 6. Как показывают графики зависимостей сварочно-технологиче-ских свойств сварочных электродов от степени основности минералов BO, наибольшая коррелируемость BO наблюдается c разрывной длиной дуги ^дд (R2 = 0,300). При этом шлаки покрытий с высокой основностью способствуют повышению стабильности дуги и увеличению разрывной длины дуги (см. рис. 6).
16
: Кислые шлаки (В < 0,9) [Acid stags (В < 0,9)] |/| Нейтральные шлаки (В = 0,9-1,2) [Neutral stags (В = 0,9-1,2)] ' Основные шлаки (В = 1,2-2,0) [Basic stags (В = 1,2-2,0)] -
R2 = 0,300
о
CaO
27
1300 1500 1610 1700 1900 2100 2300 2570 Температура плавления шихты покрытия (CaO-SiO2) Тпл, °С [Melting temperature Tm of slag system CaO-SiO2, °С]
Рис.4. Зависимость сварочно-технологических свойств
шлака покрытия от температуры плавления T Fig. 4. Dependence of the welding-technologies properties of the coating slag from the melting temperature T
Степень основности минералов ВО [Basility index BI of minerals]
Рис. 6. Зависимость сварочно-технологических свойств шлака покрытия от степени основности BO минерального сырья Fig. 6. Dependence of the welding-technologies properties of the coating slag from the basility index BI of mineral raw materials
r„„SiO2
2
0
Таблица 4
Рудное и минеральное сырье Республики Узбекистан и их степень основности ВО [Ore and mineral raw materials of the Republic of Uzbekistan and their basicity index BI]
Наименование минерала [Name of mineral raw materials] Месторождение [Location] Степень основность ВО [Basility index BI]
Мрамор [Marble] Чангали [Changali] 24,80
Мусковит [ Muscovite] Алтынтау [Altyntau] 0,15
Бентонитовая глина Бештюбе [Bestube] 0,13
^entom^c clay] Кургалы [Kurgaly] 0,15
Волластанитовый концентрат [Wollastonite concentrate] Койташ [Koitash] 0,05
Кварц (обогащенный) [Quartz (enriched)] Джерой [Jeroy] 0,02
Титаномагнетит [Titanomagnetite] Тебинбулаг [Tebinbulak] 0,17
Титаномагнетит (сплошная руда) [Titanomagnetite] Султануиздаг [Sultanuizdag] 0,58
Известняк Карахтай [Karahtay] 23,40
[Limestone] Хилково [Khilkovo] 18,80
Пироксен [Pyroxene] Койташ [Koitash] 0,05
Полевой шпат [Feldspar] Каргалы [Kargaly] 0,22
Доломит [Dolomite] Хилково [ Khilkovo] 8,10
Тальковая порода [Talc rock] Зинельбулак [Zenelebuli] 0,80
Мелоподобная порода [Chalk-like rock] Каттакурган [Kattakurgan] 4,60
Выявлена низкая корреляционная связь между ВО и формированиями козырька или чехла на торце электрода hк (Я2 = 0,191) и наплавленной точки 0ст (Я2 = 0,106). Установлено, что с повышением степени основности до определенных значений (ВО до 9) происходит снижение высоты козырька торца электрода, а последующее его повышение вызывает увеличение hк, которое способствует ухудшению повторного возбуждения сварочной дуги. С другой стороны, повышение ВО приводят к увеличению диаметра наплавленной точки 0ст, что благоприятно воздействует на формирование сварного шва.
Также, авторами настоящей работы проведены исследования влияния степени основности минералов ВО на сва-рочно-технологические свойства сварочных электродов в области кислых (рис. 7) и высокоосновных (рис. 8) минералов, представленных на рис. 6.
Зависимость сварочно-технологических свойств от степени основности обмазок из кислых минералов (ВО = 0-0,9), представленная на рис. 7, показывает, что между этими показателями имеется умеренная корреляционная связь (Я2 = 0,315 для 1.рдд, Я2 = 0,489 для 0ст и Я2 = 0,436 для hк). При этом кривые зависимости от разрывной длины дуги ^дд и диаметра сварочной точки 0 имеют параболических характер с максимумом
при значениях степени основности ВО от 0,2 до 0,6. Напротив, кривая зависимости формирования козырька на торце электрода h от степени основности минералов имеет параболический профиль с минимумом в области ВО от 0,3 до 0,5.
Р £2
¡1 Л U
CD "■+=; I- О
>S си О •£3
со £ о си си О.
s 2 S й
си </) т çu 5 'ад
о° §g
£ <й
0 сю
1 с
CL Ol
—0— L^ мм^ыа mm] Кислые шлаки
— h к, м пм [0dp, м [hv, m m] о
ГР""
f- ■wR2 = 0,489
о у s* 0 л R2 = 0,315
\ V 0 А <1
N À N Л2- 0,436
•о. — _ _ _, —' **
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
Степень основности минералов ВО [Basility index BI of minerals]
Рис. 7. Зависимость сварочно-технологических свойств шлака покрытия от степени основности ВО минерального сырья кислого типа Fig. 7. Dependence of the welding-technologies properties of the coating slag from the basility index BI of asid type mineral raw materials
14
12
° 10
•s äi
О -rj
m t и ai О) Q-
s P
o°
5 ° о с
=H 2
"Высокоосновные шлаки [High base stags]
О
Js^Sr
"0-" Lv мм [¿Ыа, mm]
0ст, мм [0dp, mm]-тД^- hK, мм [hv, mm]
R2 = 0,430
11
14
17
20
23
26
Степень основности минералов ВО [Basility index BI of minerals]
Рис. 8. Зависимость сварочно-технологических свойств шлака покрытия от степени основности ВО минерального сырья высокоосновного типа Fig. 8. Dependence of the welding-technologies properties of the coating slag from the basility index BI of basic type mineral raw materials
В области высокоосновных минералов (см. рис. 8) наблюдается умеренная коррелируемость степени основности ВО с формированием козырька на торце электрода h (R2 = 0,430), величина которой возрастает с повышением степени основности минералов. Также, полученные результаты
показали слабую коррелируемость степени основности ВО
R2 =
с разрывной длиной дуги 1дд (R2 = 0,191) и диаметром сва^ рочной точки 0ст (R2
0,170), величины которых возрастают с повышением степени основности «ВО.
0
MECHANICAL ENGINEERING
В данном случае, для высокоосновных минералов чем выше степень основности ВО тем лучше показатели разрывной длины дуги 1.рдд и диаметра сварочной точки 0ст, а для получения минимального козырька на торце электрода hк степень основности ВО не должен превышать 10.
Таким образом, полученные результаты позволяют установить рекомендации к степени основности ВО минералов, используемых в качестве шлаков электродных покрытий, которые могут быть использованы при разработке составов покрытий электродов для их эффективного воздействия на сва-рочно-технологические свойства сварочных электродов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В соответствии с полученными данными, выявлено влияние степени основности ВО и температуры плавления Гпл шлаков электродных покрытий, состоящих из двухкомпо-нентной оксидной системы СаО^Ю2 на сварочно-техно-логические свойства сварочного электрода и установлена взаимосвязь между этими показателями, со степенями корреляции (коэффициент детерминированности Я2), представленными на рис. 5. Согласно полученным результатам, сварочно-технологические свойства сварочных электродов имеют более сильную коррелируемость со степенью основности ВО, чем с температурой плавления Гпл шлаков электродных покрытий в оксидной системе СаО^Ю2. При этом, наиболее благоприятное влияние на сварочно-технологиче-ские свойства сварочных электродов оказывают шлаки электродных покрытий при значениях степени основности ВО от 0,5 до 2,5 и температура плавления Гпл до 1800 °С.
Также, установлено влияние степени основности ВО шлаков электродных покрытий, состоящих из рудно-мине-рального сырья Республики Узбекистан на сварочно-техно-логические свойства сварочного электрода и установлена
взаимосвязь между этими показателями. Выявлено, что наилучшие сварочно-технологические свойства сварочных электродов наблюдаются при степени основности BO от 0,2 до 0,6 для кислых шлаков и BO от 8 до 14 для высокоосновных шлаков.
Литература / References
1. Pozhidaev Yu.V., Krivosheina N.G. Preparation and processing of mineral raw materials. Novokuznetsk: SibGIU, 2005. Р. 187.
2. Petrov G.L., Tomarev AS. Theory of welding processes. Moscow: Higher school, 1977. Р. 391.
3. Yakobashvili S.B. Surface and interfacial tension of binary melts based on CaF2. Automatic Welding. 1962. No. 10. Pp. 41-45.
4. Yakobashvili S.B. Surface properties of welding fluxes and slags. Kiev: Technika, 1970. 208 p.
5. Lyuty I.V., Latash Yu.V. Electroslag smelting and refining of metals. Kiev: Naukova Dumka, 1982. P. 188.
6. Podgaetskii V.V., Loborec I.I. Welding fluxes. Kiev: Technika, 1984. P. 167.
7. Podgaetskii V.V., Kuzmenko V.G. Welding slags. Kiev: Naukova Dumka, 1988. P. 252.
8. Baune E., Bonnet C., Liu S. Reconsidering the basicity of a FCAW consumable. Part 2: Verification of the flux/slag analysis methodology for weld metal oxygen control, welding research supplement. 2000. Pp. 66-71.
9. http://weldzone.info/materials/sticks/30-carbonised/259-fluxwire
10. Kozin R.V., Grigorenko G.M. Physical and chemical properties of fluxes for electroslag technologies. Modern electrometallurgy. 2016. No. 4 (125). Pp. 10-15.
11. http://emchezgia.ru/fizhim/4sostavscglakov.php
12. Saidov R.M., Rakhimov R.Kh., Yusupov B.D., Kholdorov M.K. A new method of drying and calcining welding electrodes using emiters made of functonal ceramics. Computatonal Nanotechnology. 2020. No. 1. Pp. 44-52.
13. Litvinova T.R., Elsukov S.K., Antpov I.S. et al. Study of the welding and technological propertes of coated electrodes for welding low-alloy high-strength steels. Internatonal Research Journal. 2017. No. 05. Part 3. Pp. 71-75.
14. http://mathbits.com/MathBits/TISection/Statistics2/correlation. htm
Статья проверена программой Антиплагиат. Оригинальность - 88,4%
Рецензент: Муминов Р.А., доктор физ.-мат. наук, академик Академии наук Республики Узбекистан, Физико-технический институт, Институт Материаловедения Научно-производственное объединение «Физика-Солнце» Академии наук Республики Узбекистан Статья поступила в редакцию 20.07.2020, принята к публикации 23.08.2020 The article was received on 20.07.2020, accepted for publication 23.08.2020
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Саидов Рустам Маннапович, кандидат технических наук; старший научный сотрудник Института материаловедения НПО «Физика-Солнце» Академии наук Республики Узбекистан. Ташкент, Республика Узбекистан. ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0126-5273. Scopus Author ID: 6602574798. E-mail: saidov_r@yahoo.com Сонг Йонг-Вон, профессор кафедры нано-оптической техники Корейского политехнического университета. Республика Корея. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9186-5063. E-mail: ywsong@kpu.ac.kr Рахимова Фатима Маратовна, младший научный сотрудник Института материаловедения НПО «Физика-Солнце» Академии наук Республики Узбекистан. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5517-760X. E-mail: f.rakhimova@imssolar.uz
Абралов Музафар Махмудович, кандидат технических наук; и.о. доцента Ташкентского Государственного технического университета. Ташкент, Республика Узбекистан. ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3478-0538. E-mail: abralov1978@mail.ru
ABOUT THE AUTHORS
Rustam М. Saidov, Cand. Sci. (Eng.); leader research at the Institute of Material Sciences, SPA "Physics-Sun", Academy of Science of Uzbekistan. Tashkent, Republic of Uzbekistan. ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0126-5273. Scopus Author ID: 6602574798. E-mail: saidov_r@ yahoo.com
Yong-Won Song, professor at the Department of Na-no-Optical Engineering of the Korea Polytechnic University (KPU). Republic of Korea. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9186-5063. E-mail: ywsong@kpu.ac.kr Fatima M. Rakhimova, senior research at the Institute of Material Sciences, SPA "Physics-Sun", Academy of Science of Uzbekistan. Tashkent, Republic of Uzbekistan. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5517-760X. E-mail: f.rakhimova@imssolar.uz
Muzafar M. Abralov, Cand. Sci. (Eng.); acting assistant professor at the Tashkent State Technical University. Tashkent, Republic of Uzbekistan. ORCID: https:// orcid.org/0000-0003-3478-0538. E-mail: abralov1978@ mail.ru
