CC BY
9
ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ УСТРОЙСТВ НА ОСНОВЕ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ
PECULIARITIES OF THE DEVELOPMENT
OF DEVICES BASED ON NANOSTRUCTURED MATERIALS
05.02.10 СВАРКА, РОДСТВЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
И ТЕХНОЛОГИИ (технические науки)
WELDING, RELATED PROCESSES AND TECHNOLOGIES
DOI: 10.33693/2313-223X-2020-7-1-35-43 УДК 621.791.75.042
Влияние
термодинамических и физико-химических свойств компонентов покрытий сварочных электродов на их сварочно-технологические свойства1
Р.М. Саидов1, а ©, Сонг Йонг-Вон2, b ©, Ф.М. Рахимова1, c ©, М.М. Абралов3, d ©
1 Институт материаловедения НПО «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
а 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 термодинамических и физико-химических свойств химических соединений (SiO2, TiO2, CaCO3, Al2O3, MgO и Fe2O3), составляющих шлаковую основу покрытий сварочных электродов, на сварочно-технологические свойства сварочных электродов и установление влияния этих
1 Настоящая работа выполнена в рамках прикладного проекта Государственной научно-технической программы Республики Узбекистан № ФА-Атех-2018-32 на тему «Разработка импортозамещающих сварочных электродов на базе местного сырья для сварки конструкционных сталей».
МАШИНОВЕДЕНИЕ, СИСТЕМЫ ПРИВОДОВ И ДЕТАЛИ МАШИН 05.02.02
свойств на такие свойства сварочного электрода, как разрывная длина дуги, формирование наплавленного металла и образование козырька на торце электрода. По результатам исследований выявлены требования к термодинамическим и физико-химическим свойствам оксидов, применяемым для покрытий сварочных электродов, которые могут быть использованы при разработке составов покрытий электродов для их эффективного воздействия на сварочно-технологические свойства сварочных электродов.
Ключевые слова: ручная дуговая сварка, сварочные электроды, компоненты покрытий, сварочно-технологические свойства электродов.
ССЫЛКА НА СТАТЬЮ: Саидов Р.М., Сонг Йонг-Вон, Рахимова Ф.М., Абралов М.М. Влияние термодинамических и физико-химических свойств компонентов покрытий сварочных электродов на их сварочно-технологические свойства // Computational nanotechnology. 2020. Т. 7. № 1. С. 35-43. DOI: 10.33693/2313-223X-2020-7-1-35-43
DOI: 10.33693/2313-223X-2020-7-1-35-43
Influence
of thermodynamic and physic-chemical properties of welding electrode coating components on their welding and technological properties1
R.M. Saidov1a ©, Yong-Won Song2' b ©, F.M. Rakhimova1 c ©, M.M. Abralov3 d ©
1 Institute of Material Sciences, SPA "Physics-Sun", Uzbekistan Academy of Sciences, 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 thermodynamic and physico-chemical properties of the chemical compounds (SiO2, TiO2, CaCO3, Al2O3, MgO and Fe2O3) on the welding-technological properties of welding electrodes and the influence of these properties on properties of the welding electrode as the breaking length of the arc, forming a weld metal and the formation of the visor at the end of the electrode. According to the results of the research, the requirements for thermodynamic and physical-chemical properties of oxides used for welding electrode coatings have been 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
FOR CITATION: Saidov R.M., Yong-Won Song, Rakhimova F.M., Abralov M.M., Influence of thermodynamic and physic-chemical properties of welding electrode coating components on their welding and technological properties. Computational nanotechnology. 2020. Vol. 7. No. 1. Pp. 35-43. (In Russ.) DOI: 10.33693/2313-223X-2020-7-1-35-43
V J
1 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".
36 Computational nanotechnology Vol. VII. № 1. 2020 ISSN 2313-223X Print
ISSN 2587-9693 Online
ВВЕДЕНИЕ
В качестве материалов электродных покрытий используют порошки различных веществ: минералов, руд, концентратов руд, ферросплавов, лигатур, чистых металлов, химикатов, силикатов, карбонатов, органических соединений и др. Покрытие служит для улучшения устойчивости горения дуги, создания газовой и шлаковой защиты сварочной ванны и металла шва, раскисления жидкого металла, легирования, микролегирования и рафинирования сварочной ванны. В состав покрытия входят стабилизирующие или ионизирующие компоненты, газообразующие и шлакообразующие компоненты, раскисляющие, легирующие, микролегирующие и рафинирующие компоненты, связующие компоненты и пластификаторы. Такое подразделение является условным, так как некоторые компоненты выполняют одновременно несколько функций.
Указанные материалы, используемые в покрытиях электродов, состоят в основном из смесей кислотных, основных и амфотерных оксидов, которые в зависимости от концентрации формируют термодинамические и физико-химические свойства покрытий. Эти свойства покрытий влияют на сварочно-технологические свойства сварочных электродов, качество и свойства сварных швов и соединений. Поэтому, является важным изучение влияния термодинамических и физико-химических свойств оксидов, составляющих шлаковую основу различных видов электродов, на их сварочно-технологические свойства.
Целью настоящих исследований являлось изучение влияния термодинамических и физико-химических свойств чистых соединений (оксидов), составляющих шлаковую основу рутиловых, кислых и других видов покрытий сварочных электродов, на сварочно-технологические свойства сварочных электродов и выявление свойств покрытий, позволяющих выработать теоретические подходы к подбору компонентов для получения составов покрытий электродов с хорошими сварочно-технологическими свойствами.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
В ходе реализации настоящих исследований проводилось изучение влияния индивидуальных оксидных соединений, составляющих шлаковую основу покрытий, используемых в сварочных электродах рутилового, кислого и смешанного видов на сварочно-технологические свойства сварочных электродов. В качестве сварочно-технологических свойств сварочных электродов изучались такие свойства, как стабильность горения дуги сварочного электрода ¿рдд, формирование наплавленной точки 0свт, величина козырька или чехла на торце электрода hк и качество нанесения обмазочной массы на поверхность металлического стержня электрода «Наносимость».
Показателем стабильного горения дуги сварочных электродов является разрывная длина дуги ¿рдд, которую определяли на установке [1], представленной на рис. 1, а. Величину ¿рдд определяли замером расстояния между торцом электрода и пластиной, образовавшегося после наплавки (рис. 1, б). Наплавка осуществлялась на пластину из стали СтЗсп, толщиной 5 мм, при помощи выпрямителя инверторного типа марки Jasic Т^-200Р. Питание сварочной дуги осуществлялось на переменном токе при величине силы сварочного тока 140 А и диаметре стержня электрода 4 мм.
Формирование наплавленной точки 0свт оценивали по форме и диаметру наплавленной точки (см. рис.1, б). Правильное формирование и большой диаметр точки свидетельствует о хорошем смачивании свариваемого твердого металла расплавленным жидким металлом и качественным формированием наплавленного металла.
Рис. 1. Установка для проведения тестов по определению разрывной длины дуги (а) и разрывная длина дуги ¿рдд (б)
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 (табл. 1). После нанесения обмазки электроды провяливались при комнатной температуре в течение суток, а затем прокаливались в течение 60 мин при температуре 200 °С.
Таблица 1
№ Состав покрытия Количество порошка, % Количество жидкого стекла, % Наносимость, баллы Внешний вид электродов
1 CaCO3 62,5 37,5 3 —
2 Al2O3 47,6 52,4 2
3 SiO2 35,3 64,7 2 < -
4 MgO 33,3 66,7 1 (..... . . - мв
5 Fe2O3 52,6 47,4 1
6 TiO2 66,7 33,3 3 с-- —
Таблица 2
№ Состав покрытия L , мм рдд' h , мм к7 Вид торца электрода после сварки 0 , мм Вид наплавленной точки
1 CaCO3 11,5 2,8 Г д 10 ш
2 Al2O3 8,5 0,7 fi 9,1 щ
3 SiO2 5,3 0 1? 6,8
4 MgO 8,8 0 - 6,5
5 Fe2O3 9 0 1 9 Ш
6 TiO2 12,2 1,0 г 9,1 В
7 Без покрытия 6 - 11 7 В
Примечание. Каждое значение, приведенное в таблице, соответствует среднеарифметическому значению результатов трех измерений.
38 Computational nanotechnology Vol. VII. № 1. 2020 ISSN 2313-223X Print
ISSN 2587-9693 Online
14
12
10
S 8
° 6
11,5
10,0
О ¿рдд,мм
| 0св т, мм I Лк, мм Щ Наносимость
--При саврке электродом без покрытия
- электрода без покрытия
9,1
8,5
F
3,0
2,0
0,7
8,3
5,3
2,0
0,0
6,5
1,0
0,0
12,2
9,0 9,0
1,0
0,0
CaCO3 Ai2Ü3 SiÜ2 MgO Fe2CO3
Рис. 2. Влияние оксидов на сварочно-технологические свойства сварочных электродов
9,1
3,0
1,0
TiO2
4
2
0
Результаты проведенных исследований влияния обмазки покрытий, состоящих из индивидуальных оксидов, на вышеуказанные сварочно-технологические свойства сварочных электродов представлены в табл. 2 и на рис. 2.
В соответствии с полученными результатами выявлено, что наиболее благоприятное влияние на разрывную длину дуги L , а, следовательно, стабильное горение дуги, оказывают диоксид титана (TiO2) и карбонат кальция (CaCO3). Оксиды алюминия (Al2O3), магния (MgO) и железа (Fe2O3) повышают разрывную дуги и улучшают стабильность его горения. Отрицательное влияние на указанное свойство оказывает двуокись кремния (SiO2), т.е. этот оксид ухудшает стабильность горения дуги. Не смотря на это, присутствие SiO2 в составе покрытия желательно, т.к. он связывает закись железа в нерастворимые в железе силикаты, переходящие в шлак, тем самым способствуя раскислению металла шва.
Одним из показателей сварочно-технологических свойств электродов в настоящих исследованиях является диаметр сварочной точки 0свт, образующийся в результате плавления электродного металла и наплавки на свариваемую пластину. По величине диаметра точки и его форме можно судить о качестве формирования валика. Чем больше диаметр сварочной точки и отсутствие таких наружных дефектов как подрезы, прожоги, наплывы трещины и поры свидетельствует о качественном формировании шва.
Результаты исследований влияния оксидов на диаметр сварочной точки 0свт и его формирование, показали на улучшение этих показателей при использовании в качестве электродных покрытий карбоната кальция (CaCO3), диоксида титана (TiO2), оксидов алюминия (Al2O3) и железа (Fe2O3) (см. табл. 2 и рис. 2). Снижение диаметра сварочной точки 0свт и ухудшение ее формирования наблюдается при исполь-
зовании в качестве покрытий сварочных электродов из двуокиси кремния (SiO2) и оксида магния (MgO).
Исследование влияние электродного покрытия, состоящего из индивидуальных оксидов, на образование и высоту козырька на торце электрода h показало, что оксиды кремния (SiO2), магния (MgO) и железа (Fe2O3) не образуют козырьков, которые затрудняют повторное возбуждение дуги. Наибольшее влияние на высоту образования козырька hK оказывает карбонат кальция (CaCO3).
Также, обнаружено, что индивидуальные оксиды не совсем хорошо наносятся на поверхность проволоки окунанием. Очень плохая наносимость наблюдается при использовании в качестве покрытий окислов магния (MgO) и железа
(Fe2O3).
Известно, что сварочно-технологические свойства сварочных материалов зависят от их химического состава, термодинамических и физико-химических свойств [2-4].
Поэтому, в настоящей работе ставилась задача проведения исследований влияния термодинамических и физико-химических свойств покрытий на сварочно-технологические свойства сварочных электродов, состоящих из индивидуальных оксидов и их взаимосвязь с температурными характеристиками углеродистой стали Ст3.
В качестве термодинамических и физико-химических свойств оксидов изучались нижеследующие свойства:
• энтальпия образования АН 298, кДж/моль;
• температура плавления Tmo, °C;
• температура кипения Tbo, °C;
• разность температур кипения и плавления (Tbo - T ), °C;
• поверхностное натяжение о, мДж/м2;
• потенциал ионизации металла U,, из которого состоит оксид, эВ.
СВАРКА, РОДСТВЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ И ТЕХНОЛОГИИ (технические науки)
Данные о термодинамических и физико-химических свойствах оксидов, использованных при изучении их влияния на сварочно-технологические свойства сварочных электродов заимствованы из известной базы данных [5] и информации из справочника [6].
Степень влияния термодинамических и физико-химических свойств покрытий-оксидов на сварочно-технологиче-ские свойства сварочных электродов оценивали с помощью коэффициента детерминированности Я2 [7]. Коэффициент
05.02.10
детерминированности находится в диапазоне 0 < Я2 < 1, и обозначает силу линейной корреляции между свойствами оксидов и сварочно-технологические свойства сварочных электродов. При построении графиков зависимостей свароч-но-технологических свойств сварочных электродов от термодинамических и физико-химических свойств оксидов использовались полиноминальные аппроксимирующие кривые.
В табл. 3 представлены данные о термодинамических и физико-химических свойств оксидов.
Таблица 3
Свойства флюсов Индивидуальные оксиды (MexO^), использованные в качестве покрытий сварочных электродов
CaO(CaCO3)* SiO2 TiO2 Fe2°3 Al2O3 MgO
Т , °С т' 2570 1610 1892 1565 2050 2800
^ °С 2850 2950 2900 1987 2980 3600
Т. - Т , °С ьт 280 1340 1008 422 930 800
ДН °298, кДж/моль -635,09 -910,9 -943,9 -822,2 -1676 -601,8
о, мДж/м2 - 301,3 335 585 690 -
и. металла, эВ 6,09 8,12 6,81 7,83 5,95 7,61
СаС03 разлагается при температуре 900 °С по реакции СаС03 = СаО + С02.
Зависимость сварочно-технологических свойств от температуры плавления оксидов (Тт) представлена на рис. 3. Эта зависимость показывает умеренную корреляционную связь между сварочно-технологическими свойствами и температурой плавления оксидов (Я2 = 0,343 для Lрдд, Я2 = 0,375 для 0свт, Я2 = 0,468 для hк), применяемых в качестве покрытий сварочных электродов при сварке углеродистой стали Ст3. При этом на разрывную длину дуги и диаметр сварочной точки наиболее эффективное действие оказывают оксиды, температура плавления (Тт) которых находится в диапазоне температур 1500-2700 °С, т.е. выше температуры плавления свариваемой стали Ст3 и металлического стержня электрода марки Св08А (Ттт = 1400-1500 °С):
Т < Т .
тт то
Наряду с этим, в настоящей работе наблюдалось, что температура плавления наиболее эффективно влияет на уменьшение высоты козырька на торце электрода и вообще не об-
разуется при температуре плавления оксида, находящегося в области температуры плавления свариваемого металла:
T ~
mm
T
Как показали результаты исследования температуры кипения покрытия сварочных электродов (рис. 4), состоящих из индивидуальных оксидов, действие этого показателя на сварочно-технологические свойства сварочных электродов не имеет корреляционной связи с разрывной длиной дуги Lрдд (Я2 = 0,023) и имеет умеренную корреляцию с формированием наплавленной точки 0свт (Я2 = 0,533) и козырька на торце электрода hк (Я2 = 0,311).
При этом, формирование наплавленного метала 0свт ухудшаются при температуре кипения оксида выше 3000 °С, а образование козырька h происходит в области температур кипения оксидов в области 2500-3000 °С. Таким образом, согласно полученным результатам, температура кипения покрытия должна быть выше температуры
0 L
1500
Сварочно-технологические свойства покрытия 0Г2146»01214С ♦ Lvw мм ■ 0свт, мм
▲ ftK, мм 4 A hK, мм *
---- R2 = 0,343 ♦
■ ^ ♦ _ ~~ —— — ^ ♦ - — — — — ю . « R2 = 0,023
s? ■ R2 = 0,375 ■ ■ v V •ч • щ R2 = 0,533
♦ ♦
▲ А
А "" - 1 R2 = 0,468 -4 —' -А- R2 = 0,311 А---
1800 2100 2400 2700 3С
Температура плавления соединений Тт, °С
Рис. 3. Влияние температуры плавления оксидов (Т ) на сварочно-технологические свойства сварочных электродов
1500 2000 2500 3000 3500 4С
Температура кипения соединений Ты °С
Рис. 4. Влияние температуры кипения оксидов (Ть) на сварочно-технологические свойства сварочных электродов
40
Computational nanotechnology
Vol. VII. № 1. 2020
плавления (Ттт = 1400-1500 °С) и ниже температуры кипения стали свариваемой стали Ст3 и стержня электрода Св08А (ТЬт = 3200-3300 °С), т.к. при этом обеспечивается надежная защита сварочной зоны и расплавленных капель электродного металла от вредного воздействия окружающей среды:
Т < тЬ < тЬ
тт Ьо Ьт
Также выявлено, что разность температур плавления и кипения оксидов (ТЬо - Тто), т.е. температурный интервал существования оксидов в жидком состоянии, имеет умеренную корреляционную связь (Я2 = 0,423 для 1рдд, Я2 = 0,320 для 0свт, Я2 = 0,371 для hк) со сварочно-технологическими свойствами электродов (рис. 5). Результаты показали, что температурный интервал ТЬо-Тто покрытия-оксида наиболее эффективно воздействует на разрывную длину дуги Lрдд и формирование наплавленной точки 0свт в пределах от 200 до 1000 °С. А высота козырька на торце электрода hк снижается с увеличением этого температурного интервала.
Исследование влияния энтальпии образования оксидов (АН298) на сварочно-технологические свойства сварочных электродов (рис. 6) показал на отсутствие корреляционной зависимости между энтальпией образования оксидов и разрывной длиной дуги (Я2 = 0,053) и формированием наплавленной точки 0свт (Я2 = 0,059) и имеет очень слабую корреляцию с образованием козырька на торце электрода hк (Я2 = 0,112). При этом высота козырька снижается с увеличением значения энтальпии образования оксидов.
Изучение влияния потенциала ионизации металла, составляющего оксид и. на сварочно-технологические свойства сварочных электродов (рис. 7) выявил очень сильную корреляционную связь между разрывной длиной дуги Lрдд и потенциалом ионизации (Я2 = 0,869). При этом кривая зависимости этих показателей имеет параболический характер с максимумом в районе 6-7 эВ.
Сильная корреляционная зависимость наблюдается между величиной потенциала ионизации и образованием козырька или чехла на торце электрода hк (Я2 = 0,566). С повышением потенциала ионизации металла, составляющего оксид, вероятность образования снижается и при значении потенциала выше 7,5 эВ козырек на торце электрода отсутствует.
Умеренная корреляция наблюдается между величиной потенциала ионизации и формированием наплавленной точки 0свт (Я2 = 0,404), при чем с увеличением величины потенциала ионизации металла, входящего в состав покрытия формирование наплавленной точки ухудшается и характеризуется снижением диаметра сварочной точки.
В ходе проведенных исследований обнаружена сильная корреляционная связь между поверхностным натяжением расплавов оксидов а и формированием наплавленной точки 0свт (Я2 = 0,485), диаметр которой незначительно увеличивается с повышением величины поверхностного натяжения (рис. 8).
Слабая корреляция наблюдается между поверхностным натяжением расплавов оксидов и разрывной длиной дуги Lрдд (Я2 = 0,162), которая имеет параболическую зависимость с максимум в районе значения поверхностного натяжения около 500 мДж/м2.
Обнаружено отсутствие какой-либо корреляционной зависимости между образованием козырька или чехла на торце электрода hк (Я2 = 0,082) и поверхностным натяжением расплавов оксидов.
^ ^рдд' мм мм
АЛ„м м ^ f " . _ _ .
k — _ —. __ < jN ■ S R2 = 0,3 20
■ ч ■ ч
R2 = 0 ,423 «
▲
*- - - А к R -А— = 0,371
200 400 600 800 1000 1200 141 Ть - Тт, °С
Рис. 5. Влияние разности температуры кипения и плавления оксидов (ТЬ - Тт) на сварочно-технологические свойства сварочных электродов
♦ LPm'M ■ 0„ т,м A hK, мм м м
4
R2 = 0,059 ♦ __ „ -
--- — — 1 . _ в
R2 = 0,t )53 ■ ■
♦
R2 о .12 А
А-. А - - ' ■ ~~ """
0 L
1500
2000 2500 3000 3500
Энтальпия образования оксидов йН°98, кДж/моль
Рис. 6. Влияние энтальпии образования металла, составляющего оксид (АН 298) на сварочно-технологические свойства сварочных электродов
♦ Lw мм ■ 0свт, ММ ^ —*— -
A hK, мм ♦ г * — ч ч
■ ♦ " — — __ ч « _ s R2 = 0,404
■ Г*
% R2 = 0,869
А
А ' — — ---- "I -**А-~ R2 = 0,566 L-*-
6,0 6,5 7,0 7,5 8,0
Потенциал ионизации металла в оксиде Цме, эВ
Рис. 7. Влияние потенциала ионизации оксидов и. на сварочно-технологические свойства сварочных электродов
14
12
10
8
6
m 4
о. 2
0
0
1600
16
14
В
» 6
4
2
4000
14
12
10
aj 8
5
4
2
5
СВАРКА, РОДСТВЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ И ТЕХНОЛОГИИ (технические науки)
05.02.10
♦ WMM ■ 0свт, MM «
▲ ^к, MM —'
- - - - R2 = 0,485
> ■ R2 = 0,162
A _ Ж R2 = 0,082
0 L
200
400 500 600
Поверхностное натяжение оксидов а, мДж/м2
Рис. 8. Влияние поверхностного натяжения оксидов (о) на сварочно-технологические свойства сварочных электродов
Таким образом, в результате проведенных исследований, выявлено влияние термодинамических и физико-химических свойств индивидуальных оксидов на сварочно-технологиче-ские свойства сварочного электрода и установлена взаимосвязь между этими показателями, со степенями корреляции (коэффициент детерминированности Я2) представленными на рис. 9.
В соответствии с полученными данными, основными физико-химическими свойствами индивидуальных оксидов, влияющими на разрывную длину дуги LRчд являются потенциал ионизации металла и., входящего в оксид, температура плавления Тт и температурный интервал оксида в жидком состоянии Ть-Тт. На качество формирования наплавленной точки 0свт оказывают влияние все изученные свойства оксидов (Ть, о, Тт, Ть-Тт и и.), кроме энтальпии образования оксидов ДН°98. Свойствами влияющими на образование козырька или чехла на торце электрода h и его высоту, по мере убывания степени корреляционной связи, являются и., Тт, Ть-Тт, Ть и ДН°98.
14
12
10
aj 8
6
4
2
600
700
800
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
% 0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
□ ¿рдд,мм
Ш 0свт, мм I hK, мм
Очень сильная корреляция
0,869
0,468
Сильная корреляция
0,533
0,0485
--
0,423 Умеренная корреляция -0,371--
0,566
0,375
0,343
0,311
0,320
0,404
Слабая корреляция
0,162
0,0
Рис. 9. Степень корреляции (коэффициент детерминированности Я ) взаимосвязи между сварочно-технологическими свойствами сварочного электрода и физико-химическими свойствами покрытия
Таким образом, полученные результаты позволяют установить требования к физико-химическим свойствам оксидов, применяемым для покрытий сварочных электродов, которые могут быть использованы при разработке составов покрытий электродов для их эффективного воздействия на свароч-но-технологические свойства сварочных электродов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В соответствии с полученными данными, основными термодинамическими и физико-химическими свойствами индивидуальных оксидов, влияющими на разрывную длину дуги являются потенциал ионизации металла, входящего
в оксид и., температура плавления Тт и температурный интервал оксида в жидком состоянии Ть-Тт. На качество формирования наплавленной точки 0свт оказывают влияние все изученные свойства оксидов (Ть, о, Тт, Ть-Тт и и.), кроме энтальпии образования оксидов ДН 298. Образование козырька на торце электрода h и его высота зависит от таких свойств, как и, Т , Т. -Т , Т и ДН° „.
т' ь т' ь 298
Согласно полученным результатам, на разрывную длину дуги и диаметр сварочной точки 0свт наиболее эффективное действие оказывают оксиды, температура плавления Тто которых находится в диапазоне температур выше температуры плавления свариваемой стали Ст3 Ттт, а температура кипения оксида Тьо ниже температуры кипения стали Ст3 Тьт.
42
Computational nanotechnology
Vol. VII. № 1. 2020
Температурный интервал ТЬо-Тто покрытия-оксида наиболее эффективно воздействует на разрывную длину дуги Lрдд и формирование наплавленной точки 0свт в пределах от 200 до 1000 °С.
Энтальпии образования оксидов АH 298 на сварочно-тех-нологические свойства сварочных электродов не имеет корреляционной связи с разрывной длиной дуги Lрдд и формированием наплавленной точки 0свт и очень слабую корреляцию с образованием козырька на торце электрода hк.
Установлено, что потенциал ионизации металла, составляющего оксид и. имеет очень сильную корреляционную связь с разрывной длиной дуги Lрдд, а ее максимальная величина наблюдается при величине потенциала ионизации в диапазоне 6-7 эВ. Также, установлена сильная корреляционная зависимость потенциала ионизации с образовани-
ем козырька на торце электрода hк, при значении которого выше 7,5 эВ козырек на торце электрода отсутствует. Умеренная корреляция наблюдается между величиной потенциала ионизации и формированием наплавленной точки 0свт, при чем с увеличением величины потенциала ионизации формирование наплавленной точки ухудшается и характеризуется снижением диаметра сварочной точки.
Также, выявлена сильная корреляционная связь между поверхностным натяжением расплавов оксидов а и формированием наплавленной точки 0свт, диаметр которой незначительно увеличивается с повышением величины поверхностного натяжения. Слабая корреляция наблюдается между поверхностным натяжением расплавов оксидов и разрывной длиной дуги Lрдд и отсутствие какой-либо корреляционной зависимости с образованием козырька на торце электрода h .
Литература
1. Saidov R.M., Musaev A.M., Zhumaniyazov D.I. et al. Selection of plas-ticizers for coatings of welding electrodes from ore and mineral raw materials of the Republic of Uzbekistan. Comp. Nanotechnol. 2019. No. 3. Pp. 27-31.
2. Saidov R.М., Kusch M., Mayr P. et al. Role of fux oxide slags in the mechanism of the formation of weld beads during the A-TIG welding of stainless steels. Welding and Cutting. 2019. No. 6. Pp. 450-456.
3. Saidov R.M., Kusch M., Mayr P. et al. Study of influence of physical and chemical properties of oxides fluxes on the weld formation during mig welding of stainless steel. Comp. Nanotechnol. 2017. No. 3. Pp. 52-58.
4. Saidov R.M., Atabaev I.G., Akhadov Zh.Zh. et al. Investigation of the influence of physical and chemical properties of fluxes-oxides on the formation of stainless steel welds. Comp. Nanotechnol. 2016. No. 4. Pp. 10-20. http://chemister.ru/Database/list-substances. php?substance=F
5. Samsonov G.V. Physic-chemical properties of oxides. Reference book. Metallurgy. 1978. 465 pp.
6. http://mathbits.com/MathBits/TISection/Statistics2/correlation.htm
References
1. Saidov R.M., Musaev A.M., Zhumaniyazov D.I. et al. Selection of plas-ticizers for coatings of welding electrodes from ore and mineral raw materials of the Republic of Uzbekistan. Comp. Nanotechnol. 2019. No. 3. Pp. 27-31.
2. Saidov R.М., Kusch M., Mayr P. et al. Role of fux oxide slags in the mechanism of the formation of weld beads during the A-TIG welding of stainless steels. Welding and Cutting. 2019. No. 6. Pp. 450-456.
3. Saidov R.M., Kusch M., Mayr P. et al. Study of influence of physical and chemical properties of oxides fluxes on the weld formation during mig welding of stainless steel. Comp. Nanotechnol. 2017. No. 3. Pp. 52-58.
4. Saidov R.M., Atabaev I.G., Akhadov Zh.Zh. et al. Investigation of the influence of physical and chemical properties of fluxes-oxides on the formation of stainless steel welds. Comp. Nanotechnol. 2016. No. 4. Pp. 10-20. http://chemister.ru/Database/list-substances. php?substance=F
5. Samsonov G.V. Physic-chemical properties of oxides. Reference book. Metallurgy. 1978. 465 pp.
6. http://mathbits.com/MathBits/TISection/Statistics2/correlation.htm
Статья поступила в редакцию 15.03.2020, принята к публикации 28.03.2020 The article was received on 15.03.2020, accepted for publication 28.03.2020
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Саидов Рустам Маннапович, кандидат технических наук; старший научный сотрудник Института материаловедения НПО «Физика-Солнце» Академии наук Республики Узбекистан. Ташкент, Республика Узбекистан. E-mail: saidov_r@yahoo.com. ORCID: https://orcid. org/0000-0003-0126-5273. Scopus Author ID: 6602574798 Сонг Йонг-Вон, профессор кафедры нано-оптической техники Корейского политехнического университета. Республика Корея. E-mail: ywsong@kpu.ac.kr, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9186-5063 Рахимова Фатима Маратовна, младший научный сотрудник Института материаловедения НПО «Физика-Солнце» Академия наук Республики Узбекистан. E-mail: f.rakhimova@imssolar.uz. ORCID: https://orcid. org/0000-0002-5517-760X
Абралов Музафар Махмудович, кандидат технических наук; и.о. доцента Ташкентского Государственного технического университета. Ташкент, Республика Узбекистан. E-mail: abralov1978@mail.ru. ORCID: https://orcid. org/0000-0003-3478-0538
ABOUT THE AUTHORS
Rustam М. Saidov, Candidate of Engineering; Leader research of the Institute of Material Sciences, SPA "Physics-Sun", Academy of Science of Uzbekistan. Tashkent, Republic of Uzbekistan. E-mail: saidov_r@yahoo.com. ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0126-5273. Scopus Author ID: 6602574798
Yong-WonSong, professor of Department of Nano-Optical Engineering, Korea Polytechnic University (KPU) of the Republic of Korea. Republic of Korea. E-mail: ywsong@kpu. ac.kr. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9186-5063 Fatima M. Rakhimova, senior research of the Institute of Material Sciences, SPA "Physics-Sun", Academy of Science of Uzbekistan. Tashkent, Republic of Uzbekistan. E-mail: f.rakhimova@imssolar.uz. ORCID: https://orcid. org/0000-0002-5517-760X
Muzafar M. Abralov, Candidate of Engineering; acting assistant professor of Tashkent State Technical University. Tashkent, Republic of Uzbekistan. E-mail: abralov1978@ mail.ru. ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3478-0538
