Теоретические основы технологии и средства снижения набрызгивания и уменьшения трудоемкости сварки в углекислом газе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.03.01, доктор технических наук в форме науч. докл. Федько, Валериан Тимофеевич

• Федько, Валериан Тимофеевич
• доктор технических наук в форме науч. докл.
• 1998

Заключение диссертации по теме «Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки», Федько, Валериан Тимофеевич

Заключение

1. Проведено теоретическое обобщение задачи о механизме сцепления брызг расплавленного металла с поверхностью свариваемого изделия и узлами сварочной аппаратуры. Разработаны математические модели теплового взаимодействия брызг расплавленного металла с поверхностями свариваемых деталей и уравнения, позволяющие определить дальность и время полета брызг. Микроструктурным анализом установлена зависимость диаметра пятна межатомного взаимодействия капли и свариваемого металла от температуры подогрева образца и состояния поверхности, а также установлена прочность сцепления капель от площади контактной поверхности.

2. Исследовано влияние параметров, определяющих прочность сцепления капель (брызг) со свариваемой поверхностью. Предложены математические модели, позволяющие оптимизировать указанные параметры с целью снижения трудоемкости удаления капель.

3. Установлено, что сцепление брызг расплавленного металла с поверхностью деталей сварочной аппаратуры и свариваемых изделий происходит за счет механического сцепления с неровностями поверхности, физико-химического сцепления образующихся соединений типа шпинелей и приваривания, основанного на межатомном взаимодействии капли металла с поверхностью свариваемых изделий и деталей сварочной аппаратуры в месте контакта.

4. Процесс сцепления брызг расплавленного металла с поверхностью свариваемых деталей и элементами оборудования осуществляется при наличии физико-химического контакта между ними, путем удаления оксидной пленки с поверхности металла за счет тепловой энергии переносимой капли, её массы и ударного давления.

5. Установлено, что прочность сцепления брызг расплавленного металла с поверхностью свариваемых деталей и элементами оборудования определяется распределением поверхностных давлений вызванного взаимодействием ударной силы капли с её упругими свойствами. Характер обработки поверхности и ее температура также влияют на привариваемость брызг. Механическая зачистка кромок деталей (пескоструйная обработка, очистка наждачным кругом, дробеструйная обработка и в состоянии поставки), а также нагрев увеличивают вероятность приваривания брызг к деталям.

6. Для исключения приваривания брызг к поверхности металла и аппаратуре целесообразно покрывать их защитным покрытием, обладающим высокой энергией активации и противостоящим разрушению и удалению термическим воздействием брызг.

7. Показано, что причиной снижения сцепления брызг с поверхностью свариваемого металла и сварочной аппаратуры при наличии на них защитных покрытий являются не только потери тепла каплей на разложение (испарение) покрытия, но и возможность отталкивания капли от поверхности газами и парами, выделяемыми при разложении составляющих покрытия, а также остатки разложения покрытия, препятствующие физическому контакту капли с поверхностью металла.

8. Разработаны методики: определения толщины слоя, наносимого на поверхность, и нормирования расхода материала покрытий в зависимости от режимов сварки; нормирования расхода сварочных материалов и электроэнергии; расчета экономической эффективности с учетом применения защитных покрытий; расчета стабилизированного режима подачи газа в зону сварки; разработки нового состава покрытия.

9. По единой методике изучено влияние известных покрытий на электрические и технологические характеристики процесса сварки в СОг. Показано, что покрытия типа МЖС, ЦЖС, АЖС и СК влияют на характер протекания процесса сварки, увеличивают длину дуги и разбрызгивание и приводят к повышению газопылевыделения. Покрытия типа "Дуга - 2М", КБЖ не оказывают значительного влияния на процесс сварки и газопылевыделение.

10.Разработаны новые составы защитных покрытий и эффективные технологии их приготовления и нанесения, включающие покрытия на основе сульфитно-спиртовой барды следующего состава: 1) 20.40 г. мыла, 20.30 г. кальцинированной соды и 50. 100 г. концентрата сульфитно-спиртовой барды на 1 л. воды; 2) 25.45 г. мыла, 15.25 г. кальцинированной соды, 25.50 г. каолина и 60. 110 г. концентрата сульфитно-спиртовой барды на 1 л. воды. Разработанные составы обладают хорошими защитными свойствами, смачиваемостью и термостойкостью и не оказывают влияния на механические свойства и химический состав металла шва.

11 .Установлено, что разработанные составы защитных покрытий не оказывают заметного влияния на электрические и технологические характеристики процесса сварки. При толщине покрытия 10.20 мкм сцепление брызг со свариваемыми изделиями и деталями аппаратуры практически исключается. Выделение вредных примесей и газов незначительное. При сварке изделий с применением разработанного защитного покрытия возможно получение качественного соединения при сварке в С02 в различных пространственных положениях.

12.Разработана и внедрена технология изготовления и применения защитного покрытия и средств, обеспечивающих процесс сварки, причем на нескольких сварочных постах одновременно.

13.Разработаны и внедрены эффективные средства, снижающие трудоемкость процесса сварки в углекислом газе, такие, как устройство для сборки резервуаров из обечаек; установка для сварки; токопроводящие наконечники к горелкам; станки для очистки и намотки сварочной проволоки.

14.Техническая документация по результатам работы выслана, более чем в 100 предприятий страны по их запросам. Результаты работы внедрены на 40 предприятиях, в том числе на Юргинском машиностроительном заводе, Днепропетровском опытном заводе полимерного машиностроения, Славгород-ском химическом заводе Алтайского края, заводе «Кузбассэлектромотор» (г. Кемерово), "Сибэлектромонтаж", ПО "Вазар (г. Таллин)", и др. Внедрение результатов работы в ПО "ЮМЗ" дало экономический эффект более 400 тыс. рублей (цены на 1990 г.) и социальный эффект, заключающийся в снижении заболеваемости рабочих виброболезнью.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук в форме науч. докл. Федько, Валериан Тимофеевич, 1998 год

1. Федько В.Т. Теория, технология и средства снижения набрызгивания и трудоёмкости при сварке в углекислом газе. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1998. 432 с.

2. Федько В.Т. Дуговая сварка плавлением: Учеб. пособие. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1994. 241 с.

3. Федько В.Т. Электрическая сварочная дуга и перенос электродного металла при сварке: Конспект лекций. Томск: Изд-во ТПУ, 1992. 58 с.

4. Федько В.Т. Курсовая работа и расчёт режимов при дуговой сварке плавлением с применением ЭВМ: Уч. пособие. Томск: Изд-во ТПУ, 1993. 98 с.

5. A.c. 1082582 (СССР). Изоляционная втулка к горелкам для дуговой сварки в защитных газах / Федько В.Т., Лысенко А.Ф. Опубл. в Б. И. 1984. № 12.

6. A.c. 1099326 (СССР). Изоляционный состав для втулок к сварочным горелкам / Федько В.Т., Басалаев А.И., Пешков А.Н., Лысенко А.Ф., Дергачев В.П. Опубл. в Б. И. 1984 № 23.

7. A.c. 1206034 (СССР). Горелка для дуговой сварки неплавящимся электродом. Федько В.Т., Дергачёв В.П., Лысенко А.Ф., Смирнов М.А. Опубл. в Б.И. 1986. №3.

8. A.c. 1238919 (СССР). Устройство для сварки / Федько В.Т., Долгун Б.Г., Князьков А.Ф. Опубл. в Б.И. 1986. № 23.

9. A.c. 239013 (СССР). Эмульсия для защиты поверхности свариваемого изделия от брызг расплавленного металла / Федько В.Т., Махнев А.П. Опубл. в Б.И. 1969. №47.

10. A.c. 539853 (СССР). Состав для изоляционных втулок к сварочным горелкам / Федько В.Т., Бубенщиков Ю.М., Басалаев А.И., Савоскин A.C. Опубл. в Б. И. 1976. № 47.

11. A.c. 833764 (СССР). Состав для изготовления изоляционных втулок к сварочным горелкам / Федько В.Т., Храмушин В.А., Бубенщиков Ю.М., Клопков А.И., Барковская H.A., Тимофеев К.А. Опубл. в Б. И. 1981 № 20.

12. A.c. 923784 (СССР). Состав покрытия для защиты поверхности от налипания брызг расплавленного металла / Федько В.Т. Опубл. в Б.И., 1982, № 16.

13. Заявка № 97113533. Состав для изоляционных втулок к сварочным горелкам / Федько В.Т., Томас К.И., Сапожков С.Б.

14. A.c. 963777 (СССР). Установка для сварки / Федько В.Т., Дергачев В.П., Пешков А.Н., Петкау Э.П., Чернов B.C., Лысенко А.Ф., Савоскин A.C. Опубл. в Б. И. 1982. №37.

15. A.c. 967763 (СССР). Устройство для сборки под сварку резервуаров из обечаек / Федько В.Т., Пешков А.Н., Дергачев В.П., Лысенко А.Ф., Землянов В.В. Опубл. в Б. И. 1982. № 39.

16. Внедрение новых методов обработки в машиностроении Кузбасса // Материалы конференции. Кемерово, 1970.

17. Заявка № 97113298/20(014389) (положительное решение). Устройство для приготовления и хранения эмульсии / Федько В.Т.

18. Заявка № 97113532/02(014357) (положительное решение). Состав покрытия для защиты от налипания брызг расплавленного металла / Федько В.Т., Томас К.И., Сапожков С.Б.

19. Федько В. Т., Сапожков С. Б. Покрытия для защиты свариваемых изделий от брызг при сварке в С02 // Сварочное производство. 1997. № 2. С. 29-33.

20. Федько В.Т. Исследование и разработка эффективных средств снижения трудоёмкости сварки в С02: Учеб. пособие. Томск, изд. ТПУ, 1991. 98 с.

21. Федько В.Т. Исследование, разработка и внедрение комплекса средств снижения набрызгивания и трудоемкости при сварке в углекислом газе: Дис. канд. техн. наук. Киев, 1974. 235 с.

22. Федько В.Т. Методика нормирования расхода сварочных материалов и электроэнергии при сварке в С02 // Десятая научно-практическая конференция: Сборник трудов и тезисов докладов. Юрга: Изд-во ТПУЮ, 1996. 106 с.

23. Федько В.Т. Методика нормирования расхода сварочных материалов и электроэнергии при сварке в углекислом газе // Сварочное производство. 1997. № 8. С. 27-30.

24. Федько В.Т. Разработка и внедрение средств снижения трудоемкости изготовления сварных металлоконструкций при дуговом плавлении. РКЭ. 433-3493. Регистрационный № у78-861 от 14.09.94. УНТИ «Поиск».

25. Федько В.Т. Смачивание защитными покрытиями поверхности свариваемых изделий // Сварочное производство. 1997. № 6. С. 9-12.

26. Федько В.Т. Тепловое взаимодействие брызг (капель) расплавленного металла с поверхностью деталей при сварке в С02 // Сварочное производство. 1993. №11/12. С. 23-27.

27. Федько В.Т., Банников Е.В., Методика нормирования расхода сварочных материалов и электроэнергии при сварке в углекислом газе // Девятая научно-практическая конференция: Сборник трудов и тезисов докладов. Юрга: Изд-во ТПУ, 1996. С. 37-41

28. Федько В.Т., Басалаев А.И., Лысенко А.Ф. Патент 2049619 (РФ). Отсека-тель газа.

29. Федько В.Т., Бубенщиков Ю.М. Полуавтоматическая сварка металлоконструкций в углекислом газе // Производственно-технический опыт. 1969. № 8. С.62-65.

30. Федько В.Т., Бубенщиков Ю.М. Сварка стали в углекислом газе с применением защитного покрытия // Производственно-технический опыт. 1970. № 5. С. 60-61.

31. Федько В.Т., Есаулов В.Н. Методика расчета экономической эффективности при сварке в С02 с применением защитных покрытий // Сварочное производство. 1997. № 10. С. 18-19.

32. Федько В.Т., Киянов С.С. Формообразование и теплообмен брызг расплавленного металла в процессе сварки в С02 // Сварочное производство. 1992. № 3. с. 29-30.

33. Федько В.Т., Лысенко А.Ф., Басалаев А.И. Патент 2009812 (РФ). Способ газовой защиты зоны сварки.

34. Федько В.Т., Попков A.M. Влияние защитных покрытий на санитарно-гигиенические условия при сварке в углекислом газе // Сварочное производство. 1974. №6. С. 56-57.

35. Федько В.Т., Попков A.M. Эффективность применения покрытий для защиты поверхностей от брызг при дуговой сварке // Сварочное производство.1974. № 10. С.39-40.

36. Федько В.Т., Попков A.M., Бубенщиков Ю.М., Басалаев А.И. Снижение массы держателя для сварки в углекислом газе // Сварочное производство.1975. №5. С. 45.

37. Федько В.Т., Попков A.M., Ковалев Г.Д. Влияние состояния поверхности свариваемого изделия на набрызгивание и потери электродного металла при сварке в углекислом газе // Сварочное производство. 1974. № 8. С. 26-27.

38. Федько В.Т., Сапожков С.Б. Методика определения теплофизических характеристик покрытий для защиты поверхности сварного изделия от брызг расплавленного металла // Десятая научная конференция: Труды. Юрга: Изд-во ТПУ, 1997. С. 77-79.

39. Федько В.Т., Сапожков С.Б. Методика определения толщины покрытия для защиты поверхности свариваемого изделия от брызг расплавленного металла // Сварочное производство. 1997. № 7. С. 15-16.

40. Федько В.Т., Сапожков С.Б. Методика определения толщины покрытия для защиты поверхности сварного изделия от капель (брызг) расплавленного металла // Десятая научная конференция: Труды. Юрга: Изд. ТПУ, 1997. С. 75.

41. Федько В.Т., Сапожков С.Б. Покрытия для защиты свариваемых изделий от брызг при сварке в С02 // Сварочное производство. 1997. № 2. С. 29-33.

42. Федько В.Т., Сапожков С.Б., Исследование температурных полей брызг расплавленного металла в месте контакта их с основным металлом // IX научно-практическая конференция: Сборник трудов и тезисов докладов. Юрга: Изд. ТПУ, 1996. С. 18-21.

43. Федько В.Т., Сапожков С.Б., Томас К.И. Защита поверхности свариваемого изделия от брызг расплавленного металла при сварке в С02 // Сварочное производство. 1997. № 7. С. 13-16.

44. Федько В.Т., Слистин А.П. Методика расчета стабилизированного режима системы подачи газа в зону сварки // Сварочное производство. 1997. № 3. С. 22-23.

45. Федько В.Т., Слистин А.П. Оптимизация конструкции отсекателя в системе подачи газа в зону сварки // Сварочное производство. 1997. № 5. С. 26-28.

46. Федько В.Т., Старцев П.П., Чинахов А.В., Лысенко А.Ф. Патент 2040402 (РФ). Пресс для изготовления изоляционных втулок к сварочным горелкам.

47. Федько В.Т., Томас К.И. Влияние термостойкости покрытий на эффективность защиты поверхности свариваемых изделий от брызг (капель) расплавленного металла // Десятая научная конференция: Труды. Юрга: Изд-во. ТПУ, 1997. С. 68.

48. Федько В.Т., Томас К.И. Влияние термостойкости покрытий на эффективность защиты поверхности свариваемых изделий от брызг (капель) расплавленного металла. Десятая научная конференция. Труды. Юрга: Изд-во. ТПУЮ, 1997. 140 с.

49. Федько В.Т., Томас К.И. Влияние термостойкости покрытий на эффективность защиты поверхности свариваемых изделий от брызг расплавленного металла // Сварочное производство. 1997. № 7. с. 14-15.

50. Федько В.Т., Томас К.И. Исследование смачивания защитными покрытиями поверхности свариваемых изделий. Десятая научная конференция. Труды. Юрга: Изд-во. ТПУЮ, 1997. 140 с.

51. Федько В.Т., Томас К.И. Методика нормирования расхода покрытий для защиты свариваемого металла от брызг при сварке в СОг Н Сварочное производство. 1997. № 4. С. 20-22.

52. Федько В.Т., Томас К.И. Методика определения толщины слоя защитного покрытия по расходу материала // Девятая научно-практическая конференция: Сборник трудов и тезисов докладов. Юрга: Изд-во. ТПУ, 1996. С. 28.

53. Федько В.Т., Томас К.И. Пресс для изготовления изоляционных втулок к сварочным горелкам // Сварочное производство. 1996. № 11. С. 39-41.

54. Федько В.Т., Томас К.И., Сапожков С.Б. Защита поверхности свариваемого изделия от брызг расплавленного металла при сварке в С02 // Сварочное производство. 1997. № 7. С. 13-16.

55. Fedko V.T. Mechanism of bonding of splashed metal (droplets) with the surface of welded metal // Welding International. 1998. № 12. S. 58-59.

56. Fedko V.T., Sapozhkov S.B. Method of determining the thickness of the coating for protecting the surface of welded components against molten metal splashes //

57. Welding International. 1998. № 12. S. 60-62.

58. Fedko V.T., Tomas K.I. Effect of the heat resistance of coating on the efficiency of protecting the surface of welded components against splashed metal droplets // Welding International. 1998. № 12. S. 59-60.

59. Fedko V.T., Tomas K.I. Wetting the surface of welded components by protective coatings // Welding International. 1998. № 12. S. 47-49.

60. V.T. Fedko. New Technologies of Welding in C02 // Scientific conference. New-York, 1994.

61. Федько B.T. Пути повышения социального и экономического эффектов при сварке в С02 И Сварочное производство. 1994. №1. С. 20-22.