ПІДВИЩЕННЯ ТРІЩИНОСТІЙКОСТІ ПРИ ВИСОКОШВИДКІСНОМУ НАПЛАВЛЕННІ НА НИЗЬКІЙ ЕНЕРГІЇ

Анотація

Природа зварювання та наплавлення електромагнітна, так як природа міжатомних зв’язків електромагнітна. Міжатомні зв’язки обумовлені пінч-ефектом мікрострумів, обертаючихся навколо ядра електронів, діють  на міжелектронному рівні, що дорівнює діаметру електронів 10^-19 м і значно підвищує міжатомні зв’язки. Згідно закону збереження енергії, при електродуговому наплавленні  дуга передає основному металу теплову та кінетичну енергію плазмових потоків, під дією яких і термодеформаційного циклу виникають мікроспостворення кристалічної решітки, міронапруги, щільність дислокацій та зварювальні напруги.

При зростанні швидкості  наплавлення збільшується швидкість кристалізації,  здрібнюється мікроструктура, зменшується енергія, тепловкладення,  що забезпечує зменшення мікроспотворень кристалічної решітки, мікронапруг,  зварювальних напруг, скорочення міжатомної відстані, підвищення міжатомних зв’язків, тріщиностійкості, зносостійкості та корозійної стійкості. Розрахунково-експериментальним способом встановлено, що, згідно закону збереження  енергії та принципу суперпозиції, з підвищенням товщини наплавленого металу зварювальні напруги сумуються, що призводить до збільшення зварювальних напруг і, коли зварювальні напруги стають більше міжатомних зв’язків, утворенню тріщин. Тому, для підвищення тріщиностійкості необхідно зменшувати товщину наплавленого металу. Закономірність впливу товщини наплавленого металу  на деформації,  зварювальні напруги та тріщиностійкість підтверджена практично в виробничих умовах. Як встановлено, оптимальна товщина наплавленого металу для робочих та опорних валків зі сталі 90ХФ, схильної до утворення тріщин, 0,025 м на радіус.

При наплавленні робочих валків стану 1700 і збільшенні товщини до 0,04 м, в результаті підвищення зварювальних напруг, наплавлений метал відшарувався по лінії сплавлення з основним металом. Зі збільшенням вмісту вуглецю в наплавленому металі до 5,3%, при наплавленні конусів засипних апаратів, допустима товщина обмежена 0,012  – 0,017м, що контролюється шляхом проточування канавки перед наплавленням. Зі зниженням енергії, при високошвидкісному зварюванні, ширина валиків, тепловкладення, зварювальні напруги зменшуються, мікроструктура здрібнюється, міжатомна відстань скорочується, міжатомні зв’язки зростають, що забезпечує підвищення ударної в’язкості, тріщиностійкості та зносостійкості наплавленого металу,

Розроблено енергозберігаючий процес  високошвидкісного наплавлення на низькій енергії за рахунок зменшення товщини наплавленого металу, при якому знижується енергія, тепловкладення,  що забезпечує зменшення мікроспотворень кристалічної решітки, мікронапруг,  щільності дислокацій, зварювальних напруг, скорочення міжатомної відстані, підвищення міжатомних зв’язків, тріщиностійкості,  зносостійкості та корозійної стійкості.