CC BY
24
6. СВАРКА И РОДСТВЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
6.1. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СВАРНЫХ ШВОВ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ ПРИ А-МИГ СВАРКЕ ПУЛЬСИРУЮЩЕЙ ДУГОЙ
Саидов Рустам Маннапович, канд. техн. наук, старший научный сотрудник. Институт материаловедения, НПО «Физика-Солнце» Академии Наук Республики Узбекистан, e-mail: [email protected]
Атабаев Илхом Гафурович, профессор, директор. Институт материаловедения, НПО «Физика-Солнце» Академии Наук Республики Узбекистан, e-mail: [email protected]
Ахадов Жобир Замирович, канд. техн. наук, старший научный сотрудник. Институт материаловедения, НПО «Физика-Солнце» Академии Наук Республики Узбекистан; Международный институт Солнечной энергии, e-mail: [email protected]
Комилова Дурдона Рустамовна, младший научный сотрудник. Институт материаловедения, НПО «Физика-Солнце» Академии Наук Республики Узбекистан, e-mail: [email protected]
Марио Куш, Др.-Инж., Департамент производства и сварочной техники, Хемницкий технологический университет, Германия, e-mail: [email protected]
Петер Майр, Профессор, Др., Департамент производство и сварочной техники, Хемницкий технологический университет, Германия, e-mail: [email protected]
Кевин Хоефер, Инж., Департамент производство и сварочной техники, Хемницкий технологический университет, Германия, e-mail: [email protected]
Йонг Хуанг, Др., Зав. лабораторией, Ланжоуский Технологический Университет, КНР, e-mail: [email protected]
Аннотация: в настоящей статье приведены результаты исследований по изучению особенности формирования сварных швов нержавеющей стали CrNi18-10 при аргонодуговой сварке плавящимся электродом пульсирующей дугой (А-МИГ) и влияния термодинамических и физико-химических свойств оксидов, используемых в качестве флюсов в газопорошковых смесях, используемых при А-МИГ сварке пульсирующей дугой. Полученные результаты исследований позволили определить влияние термодинамических и физико-химических свойств индивидуальных оксидов, используемых в газопорошковых смесях, на качество формирования сварных швов и выявить рекомендации к подбору оксидных соединений для A-МИГ сварки пульсирующей дугой нержавеющих сталей, которые обеспечивали бы получение сварных соединений с качественным формированием.
Ключевые слова: термодинамические и физико-механические свойства химических соединений, газопорошковые смеси, дозатор, аргонодуговая сварка плавящимся электродом (МИГ) пульсирующей дугой.
FEATURES OF WELD BEAD GEOMETRY OF STAINLESS STEELS DURING
PULSED A-MIG WELDING
Saidov Rustam Мannapovich, PhD, senior research of the Institute of Material Science, SPA «Physics-Sun» Academy of Sciences of Uzbekistan, e-mail: [email protected]
Atabaev Ilkhom Gafurovich, Professor, Director of the Institute of Material Science, SPA «Physics-Sun» Academy of Sciences of Uzbekistan, e-mail: [email protected]
Akhadov Jobir Zamirovich, PhD, senior research of the Institute of Material Science, SPA «Physics-Sun» Academy of Sciences of Uzbekistan; International Solar Energy Institute, e-mail: [email protected]
Komilova Durdona Rustamovna, senior research of the Institute of Material Science, SPA «Physics-Sun» Academy of Sciences of Uzbekistan, e-mail: [email protected]
Mario Kusch, Dr.-Ing., Department of Manufacturing and Welding Engineering, Chemnitz University of Technology, Germany, e-mail: [email protected]
Peter Mayr, Professor, Dr., Department of Manufacturing and Welding Engineering, Chemnitz University of Technology, Germany, e-mail: [email protected]
Kevin Hoefer, Dipl.-Ing., Department of Manufacturing and Welding Engineering, Chemnitz University of Technology, Germany, e-mail: [email protected]
Huang Yong, Dr., Head of Laboratory of Lanzhou University of Technology, China, e-mail: [email protected]
Abstract: this article presents the results of research on the peculiarities of the weld bead geometry of stainless steel CrNi18-10 during of pulsed metal inert gas welding (A-MIG) and the influence of the thermodynamic and physicochemical properties of oxides used as fluxes in gas-powder mixtures used for pulsed A-MIG welding. The obtained research results allowed to determine the influence of thermodynamic and physico-chemical properties of individual oxides used in gas-powder mixtures on the quality of weld bead geometry and to identify recommendations for the selection of oxide compounds for pulsed A-MIG welding of stainless steels that would provide quality formation of weld beads.
Index terms: physical and mechanical properties of chemical compounds, gas-powder mixture, feeder, pulsed metal inert gases welding.
ВВЕДЕНИЕ
В предыдущей статье [1], авторами настоящей работы были опубликованы результаты исследований влияния термодинамических и физико-химических свойств химических соединений, используемых в газопорошковых смесях на формирование сварных швов при А-МИГ сварке нержавеющей стали CrNi18-10 и выявление на их основе рекомендаций к подбору оксидных соединений на основе оптимальных физико-химических свойств, которые обеспечивали бы получение соединений c качественным формированием сварных швов.
Эти исследования были реализованы для МИГ сварки в режиме короткой дуги, которая наиболее часто используется при сварке этим способом. Однако, в последние годы все чаще находит применение МИГ сварка с пульсирующей дугой, которая совмещает в себе преимущества, как короткой дуги, так и струйного переноса - другими словами, тихая стабильная дуга сочетается с достаточно умеренным вложением тепла в изделие. Это достигается благодаря использованию пульсирующего сварочного тока. При каждом импульсе этого тока капля отрывается от сварочной проволоки. Благодаря этому капли не замыкают дуговой промежуток, брызги имеют маленький размер, а дуга очень стабильна. Величина дежурного тока невелика, что позволяет поддерживать действующее значение сварочного тока на достаточно низком уровне. Как следствие, тепловложение в изделие не очень велико, что позволяет выполнять сварку в различных пространственных положениях и варить достаточно тонкие пластины [2].
Поэтому, целью данных исследований являлось изучение влияния термодинамических и физико-химических свойств химических соединений, используемых в газопорошковых смесях на формирование сварных швов нержавеющей стали CrNi18-10 при МИГ сварке пульсирующей дугой и выявление на их основе рекомендаций к указанным свойствам для получения сварных соединений с качественным формированием.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ПОДХОД
Исследование влияния термодинамических и физико-химических свойств порошковых смесей на морфологию сварных швов проводили при МИГ сварке пульсирующей дугой пластин из нержавеющей стали марки CrNi1810 толщиной 4 мм и размерами 60х150 мм. Химический состав стали CrNi1810 представлен в таблице 1.
Таблица 1
Химический состав стали CrNi18-10 [по нормам DIN EN 10088-3]
характер распыления из дозатора при МИГ сварке пульсирующей дугой нержавеющей стали использовались порошки
оксидов ^0, SiO2, Fe2O3, Сг203, ТЮ2, Со304, WO3, А1203 CaZrO3 и BaZr03) с гранулометрическими составами < 100 мкм, которые широко применяются в составах флюсов для сварки нержавеющих сталей.
Газопорошковые смеси получали в устройстве для непрерывной дозированной подачи газопорошковой смеси в зону сварки (дозатор), разработанный авторами настоящей работы [3].
В качестве защитного газа использовался аргон, который подавался в дозатор под давлением 3,68 МПа при расходе аргона 16 л/мин, а количество порошка флюса, поступающего в зону дуги, при заданной скорости сварки (0,5 м/мин), в среднем составляет 1,8-2,0 г/мин.
Автоматическая МИГ и А-МИГ сварка пульсирующей дугой проводилась на сварочном роботе 310» с установ-
ленным над горелкой дозатором, выполнялась с использованием сварочной проволоки типа G 19 9 L Si (1.4316), диаметром 1,0 мм, на следующих режимах сварки: скорость сварки Vсв=0,5 м/мин, скорость подачи проволоки Упр=7 м/мин, амплитуда тока в импульсе 1и= 365 А, продолжительность импульса ^ = 1,45 мс, базовый ток (ток в паузе) 15 = 62 А, частота следования импульсов ^ = 80 Гц, расход защитного газа (аргона) Цар= 16 л/мин.
В качестве термодинамических и физико-химических свойств оксидов изучались нижеследующие свойства:
- Температура плавления (Тто), 0С;
- Температура кипения (ТЬо), 0С;
- Температурный интервал действия флюса - (ДТ^), о;
- Энтальпия образования (ДН0298), Дж/моль;
- Поверхностное натяжение (а), мДж/м2.
Также проводились исследования влияния содержание кислорода в оксиде (02, % масс.) на особенности формирования сварных швов нержавеющей стали.
Данные о физико-химических свойствах оксидов, использованных при изучении их влияния на формирование сварных швов нержавеющей стали Сг№18-10 заимствованы из известной базы данных [4] и информации из справочника [5].
Касательно оксида кобальта (11,111) Со304 использовались данные свойств для оксида кобальта (II) СоО в связи с тем, что при температуре выше 900оС протекает реакция 2 Со304= 6 СоО + 02 [6, 7].
Инструментальный микроскоп был использован для проверки морфологии сварного шва (рис. 1), который характеризуется глубиной проплавления (Р), шириной шва высотой выпуклости (И) и коэффициентами проплава (Кр=РД) и выпуклости (К^/И).
C Si Mn P S N Cr Ni
<0,07 <1,0 <2,0 <0,045 <0,015 <0,11 17,0-19,5 8,0-10,5
В качестве химических соединений для исследования физико-химических свойств порошковых смесей и их влияние на
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 [8]. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты влияния МИГ сварки пульсирующей дугой с использованием газопорошковых смесей-оксидов на морфологию сварных швов (глубина проплавления (Р), ширина и коэффициенты проплава Кр и выпуклости К на стали Сг№18-10 (толщиной 4 мм) представлены на рис. 3 и 4.
На рис. 2 приведены макроснимки поперечных сечений сварных швов нержавеющей стали Сг1\Л 18-10, толщиной 4 мм, выполненных сваркой по обычной технологии МИГ (без флюса) и с использованием газопорошковой смеси А-МИГ (с флюсами-оксидами).
Рис. 1. Схема сварного шва, полученного сваркой МИГ.
Степень влияния термодинамических и физико-химических свойств оксидов на на формирование сварных швов оценивали с помощью коэффициента детерминированности R2. Коэффициент детерминированности находится в диапазоне 0^2<1, и обозначает силу линейной корреляции между свойствами оксидов и морфологией сварных швов (коэффициенты проплава Кр и выпуклости К[,). При этом, величина R2 от 0,81 до 1,0 указывают на очень сильную корреляцию, от
Без флюса
Si0,
Fe2Oз
5,34 тт
«Ж I
' МЁИя»' т-
СгЮэ
то.
WO,
Со304
А!20з
CaZЮз
BaZrOз
Рис. 2. Вид поперечных сечений сварных швов нержавеющей стали СгШ8-10, толщиной 4 мм, выполненных сваркой по обычной технологии сварки МИГ пульсирующей дугой (без флюса) и с использованием флюсов-оксидов (А-МИГ).
В результате изучения поперечных сечений сварных швов, выполненных А-МИГ сварке пульсирующей дугой с использованием оксидов выявили увеличение глубины проплавления при применении всех оксидов до 80%, кроме А1203, по сравнению со швами, полученными по стандартной технологии МИГ сварки пульсирующей дугой. Также, выявлено, что оксиды БЮ2, Ре203, Ш03, Со304, Т02, Сг203 способствуют расширению ширины наплавленного металла до 50%, а оксиды М§0, Са2г03, Ва2г03, А1203 его сужению до 32%. Все оксиды, кроме ТЮ2 способствуют повышению высоты выпуклости наплавленного металла до 106%.
Несмотря на это, во всех случаях применения флюсов-оксидов при А-МИГ сварке пульсирующей дугой наблюдается увеличение площади поперечного сечения наплавленного металла по сравнению с традиционной МИГ сварки пульсирующей дугой от 4% до 83%.
Значения коэффициентов проплава (Кр) и выпуклости (Кь) сварных швов, выполненных сваркой по обычной технологии МИГ пульсирующей дугой и с использованием газопорошковой смеси приведены на рис. 3. Эти значения коэффициентов проплава и выпуклости использованы при изучении влияния термодинамических и физико-химических свойств оксидов на морфологию сварных швов.
Рис. 3. Значения коэффициентов проплава (Кр) и выпуклости (Ки) сварных швов нержавеющей стали Сг1\П 18-10, толщиной 4 мм, выполненных сваркой по обычной технологии МИГ пульсирующей дугой и с использованием газопорошковой смеси (А-МИГ) Одной из важных термодинамических свойств соединений является энтальпия их образования (ДН 298). Исследование влияния энтальпии образования оксидов (ДНо298) на формирование наплавленных швов на стали Сг1\М18-10 показали очень сильную корреляционную взаимосвязь этих показателей (рис. 4). При этом, на граничных областях значений энтальпии образования оксидов величина коэффициентов проплава наплавленного металла имеют наибольшее значение, а значения коэффициентов выпуклости минимальное, т.е. швы получаются узкими и высокими. С технологической точки зрения узкий и высокий шов отрицательно сказывается на усталостных свойствах сварных соединений. Поэтому, в соответствии с полученными результатами для этих показателей наиболее благоприятным воздействием на ширину и выпуклость швов оказывают оксиды имеющие энтальпии образования оксидов (ДНо298) в интервале от -800 кДж/моль до -1000 кДж/моль (см. рис. 4).
Исследования влияния температурой плавления оксидов (Тто) на коэффициентов проплава (Кр), и выпуклости (Ки) швов представлены на рис. 5, которые характеризуются высокой корреляционной связью между этими показателями. Согласно этой зависимости, величина коэффициента проплава (Кр) повышается, а величина коэффициента выпуклости (Ки) резко понижается с увеличением температуры плавления оксидов. Этот эффект говорит о том, что при использовании при А-МИГ сварке пульсирующей дугой оксидов с температурой плавления выше температуры плавления свариваемой стали Сг1\М 18-10 (Ттт = 1450оС) до 2000оС, сварные швы нержавеющей стали обладают наиболее благоприятной морфологией.
-1Й
1 »I DsaaJ
v У 1 *
ДКр 4 S □ ч N Ч
окь / / / \ 76
/ / ■
/ / R*=0 800
A. _ г - ---- . i___ -
Ii
с 1
= я
-2000 1ИШ -1600 -1ЛОО -1ZOO -1000 800
Энтальпия образования снсидов |.Л.™, НЕ), кдш/моль
Таким образом, наиболее эффективными оксидами, используемыми в качестве флюсов при МИГ сварке пульсирующей дугой стали Сг№18-10, являются оксиды с температурой плавления (Тто), находящихся в диапазоне температур плавления 1450оС и 2000 оС, т.е. соблюдаться следующее условие: 1450оС < Тто< 2000оС Исследование влияния температуры кипения оксидов (ТЬо) на формирование наплавленного металла при сварке МИГ и А-МИГ пульсирующей дугой (рис. 5) показали на сильную корреляционную связь с коэффициентом проплава (Кр), кривая зависимости которой имеет возрастающий характер по мере увеличения величины ТЬо. Обратное воздействие увеличении температуры кипения оксидов оказывает на величину коэффициента выпуклости (Ки), которая резко падает после превышения значения температуры кипения стали Сг№18-10 (ТЬт = 2750 оС).
В соответствии с полученными результатами, наиболее эффективными оксидами, используемыми в качестве флюсов при МИГ сварке пульсирующей дугой стали Сг№18-10, являются оксиды с температурой кипения оксида (ТЬо), лежащей в следующем температурном интервале:
Рис. 5. Зависимость коэффициента проплава (Кр) и коэффициента выпуклости (Ки) швов на нержавеющей стали Сг1\П 18-10 от температуры плавления оксидов (Тто) при сварке А-МИГ пульсирующей дугой.
Рис. 4. Зависимость коэффициента проплава (Кр) и коэффициента выпуклости (Ки) швов на нержавеющей стали Сг1\П 18-10 от энтальпии образования оксидов (ДНо298) при сварке А-МИГ пульсирующей дугой.
Рис. 6. Зависимость коэффициента проплава (Кр) и коэффициента выпуклости (Ки) швов на нержавеющей стали Сг1\П 18-10 от температуры кипения оксидов (Тьо) при сварке А-МИГ пульсирующей дугой.
В ходе проведения исследований по влиянию теплофизи-ческих свойств оксидов на формирование наплавленного металла было выявлено влияния температурного интервала существования жидкого флюса в диапазоне температур плавления и кипения свариваемого металла, называемого температурным интервалом действия флюса - ДТИч [9] на формирование наплавленного металла при А-МИГ сварке пульсирующей дугой.
2750 оС< Tbo<3000°C
Величина температурного интервала «ДТ^», схематически изображенного на рис.7, определяли по нижеследующим формулам: при условии, если Тто> Ттт и ТЬо> ТЬт
ДТ^_ ТЬт — Тто
при условии, если Тто> Ттт и Тьо< Тьт
ДTliq= ТЬо - Тто
при условии, если Тто< Ттт и Тьо> Тьт
ДТ^~ ТЬт — Ттт
при условии, если Тто< Ттт и ТЬо< ТЬт
ДTliq— ТЬо — Ттт
§
I
о
К Л)
|1
II а V
? 5
А Кр ■ кь
■ - »Л-- Н1 = 0,724
■
■
* ✓
»
Кр-ГЧШг
д. ---- ~А---- --¿Г- - ----- -¿Л— -----а Н' = 0,760
350 590 750 КО
Темперэтугнын интервал действия флюса I'.I ,
Рис. 7. Схематическое изображение для определения температурного интервала действия флюсов-оксидов (ДТ^,).
Изучение влияния температурного интервала действия флюсов-оксидов (ДТ^) на коэффициенты проплава и выпуклости наплавленных швов позволили выявить высокую корреляционную связь между этими показателями (см. рис. 8). Как показывают эти зависимости, повышение величины температурного интервала ДТИс1 оксидов способствует росту коэффициента выпуклости и снижению коэффициента проплава. Таким образом, чем меньше величина температурного интервала ДТ^ оксидов, тем хуже формирование наплавленного металла, который отличается узким и высоким швом. Наиболее качественное формирование швов, в данном случае, наблюдается при значениях ДТ^ выше 350о.
Рис. 9. Зависимость коэффициента проплава (Кр) и коэффициента выпуклости (Ки) швов на нержавеющей стали Сг1\П 18-10 от поверхностного натяжения оксидов (а), использованной в виде газопорошковой смеси при сварке А-МИГ пульсирующей дугой
Как показывают результаты исследований (рис. 9) важную роль в формировании сварных швов исследуемой стали играет величина поверхностного натяжения (а) расплавов оксидов. Кривые зависимости коэффициентов проплава (Кр) и выпуклости (Ки) от величины поверхностного натяжения (а) показали на высокую корреляцию между указанными параметрами. Согласно полученному графику зависимости морфологии сварных швов от величины поверхностного натяжения (а) оксидов наблюдается, что увеличение величины поверхностного натяжения, выше определенных значений, способствует сужению ширины шва и повышению выпуклости шва, т.е. снижению величины коэффициента выпуклости. Это, по-видимому, связано с повышением величины поверхностного натяжения оксидов, которое способствует ухудшению межфазного натяжения между расплавленным и твердым металлом и приводит к образованию узкого шва с большой выпуклостью и ухудшает механико-технологические свойства сварного соединения. Лучшие результаты воздействия на формирование наплавленного металла наблюдаются при использовании оксидов, имеющих величину поверхностного натяжения оксидов в диапазоне его значений 200-400 мДж/м2.
Кроме того, в рамках настоящей работы проведены работы по изучению влияния содержания кислорода в оксиде на формирование сварных швов исследуемой нержавеющей стали при сварке А-МИГ.
Изучение влияния содержания кислорода в оксидах на морфологию сварных швов при А-МИГ сварке пульсирующей дугой нержавеющей стали Сг1\Л18-10 показали на отсутствие корреляционной связи между содержанием кислорода в оксиде (02) и коэффициентом выпуклости (Ки) и слабую корреляционную зависимость с коэффициентом проплава (Кр) (рис. 10).
Рис. 8. Зависимость коэффициента проплава (Кр) и коэффициента выпуклости (Ки) швов на нержавеющей стали Сг1\П 18-10 от температурного интервала действия флюсов-оксидов (ДТ^) при сварке А-МИГ пульсирующей дугой.
Рис. 10. Зависимость коэффициента проплава (Кр) и коэффициента выпуклости (Ки) швов на нержавеющей стали Сг1\П 18-10 от содержания кислорода в оксиде (02), использованной в виде газопорошковой смеси при сварке А-МИГ пульсирующей дугой.
Как показали результаты, представленные на рис. 10, содержание кислорода в оксиде (О2) влияет незначительно на величину коэффициента проплава (Кр), которая имеет наилучшие результаты в интервале 25 и 40% содержания кислорода в оксиде.
Таким образом, полученные результаты позволяют установить ориентировочные рекомендации к термодинамическим и физико-химическим свойствам оксидов, применяемым в качестве флюсов при МИГ сварке пульсирующей дугой, которые дают теоретические предпосылки для разработки новых составов флюсов, на базе оксидных соединений для их эффективного воздействия на получение сварных швов с качественным формированием.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Проведены исследования влияния термодинамических и физико-химических свойств порошковых смесей на формирование сварных швов при А-МИГ сварки пульсирующей дугой нержавеющей стали Сг1\Л18-10, которые позволили выявить зависимость формирования сварных швов этой стали от таких термодинамических и физико-химических свойств оксидных соединений, как температура плавления (Тто), температура кипения (ТЬо), температурный интервал действия флюса (ДТ^), поверхностное натяжение (а) и энтальпия образования соединений (ДНо298). Выявлены основные показатели указанных свойств оксидов благоприятно воздействующие на качественное формирование сварных соединений, которые заключаются в следующем:
а) энтальпия образования флюсов-оксидов (ДНо298) положительно влияет на формирование сварных швов в диапазоне значений от -800 кДж/моль до -1000 кДж/моль;
б) температура плавления флюсов-оксидов (Тто) находящихся в диапазоне температур от 1450оС до 2000оС способствуют наиболее благоприятному формированию наплавленного металла нержавеющей стали Сг1\Л18-10;
в) температура кипения флюсов-оксидов (ТЬо) наиболее эффективно влияет на формирование сварных швов исследуемой стали в интервале температур от 2750оС до 3000оС;
г) наиболее качественное формирование швов на стали Сг1\Л18-10 наблюдается при значениях температурного интервала действия флюсов-оксидов (ДТИс1) выше 350о;
д) поверхностное натяжение соединений, обеспечивающее наилучшие результаты при сварке пульсирующей дугой с использованием флюсов-оксидов достигаются в диапазоне его значений от 200 мДж/м2 до 400 мДж/м2.
Также выявлено, что содержание кислорода в оксиде (О2) не влияет на коэффициент выпуклости (Kh) и незначительно влияет на величину коэффициента проплава (Kp), которая имеет наилучшие результаты в интервале 25 и 40% содержания кислорода в оксиде.
Список литературы:
1. Р.М. Саидов, Б.Х. Гафуров, И.Г. Атабаев, Ф.М. Рахимова, Д.Р. Ко-милова, З.С. Мухитдинов, Ш.А. Каримов, Марио Куш, Петер Майр, Кевин Хоефер, Хуанг Йонг. Исследование влияния термодинамических и физико-химических свойств флюсов-оксидов на формирование сварных швов нержавеющих сталей при МИГ сварке. Станочный парк. №5, 2017, 46-51 с.
2. http://www.uniprofit.ru/spravka/catalogi/mig_mag.pdf
3. Гафуров Б. Х., Каримов Ш. А., Саидов Р. М., Мухитдинов З. С., Сонг Йонг Вон, Бор А.Р., Куш Марио, Боргес Микаэль. Устройство для подготовки и дозированной подачи газопорошковых смесей. Заявка на патент Республики Узбекистан № FAP 20150106 от 26.08.20152015г.
4. http://chemister.rn/Database/list-substances.php?substance=F
5. Г.В. Самсонов. Физико-химические свойства окислов. Справочник. Металлургия. 1978, 465 с..
6. Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. p. 1118. ISBN 0-08-037941-9.
7. Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd Ed. Edited by G. Brauer, Academic Press, 1963, NY. p. 1520.
8. http://mathbits.com/MathBits/TISection/Statistics2/correlation.htm
9. Р.М. Саидов, И.Г. Атабаев, Ж. Ахатов, Д.Р. Комилова, Б.Х. Гафуров, Ф.М. Рахимова, З.С. Мухитдинов. Исследование влияния физико-механических свойств химических соединений на характер их распыления из дозатора при сварке в инертных газах. «Computational nanotechnology», №4, 2016, 10-20 с.
ОТЗЫВ
на статью Саидова Р.М., Атабаеав И.Г., Ахадова Ж.З., Комиловой Д.Р., Марио Куша, Петер Майр, Кевин Хоефера, Йонг Хуанга «Особенности формирования сварных швов нержавеющих сталей при а-миг сварке пульсирующей дугой»
В настоящей статье приведены результаты исследований по изучению особенности формирования сварных швов нержавеющей стали CrNi18-10 при аргонодуговой сварке плавящимся электродом пульсирующей дугой (А-МИГ) и влияния термодинамических и физико-химических свойств оксидов, используемых в качестве флюсов в газопорошковых смесях, используемых при А-МИГ сварке пульсирующей дугой.
Целью данных исследований являлось изучение влияния термодинамических и физико-химических свойств химических соединений, используемых в газопорошковых смесях на формирование сварных швов нержавеющей стали CrNi18-10 при МИГ сварке пульсирующей дугой и выявление на их основе рекомендаций к указанным свойствам для получения сварных соединений с качественным формированием.
Одной из важных термодинамических свойств соединений является энтальпия их образования (ДН° 298). Исследование влияния энтальпии образования оксидов (ДН°298) на формирование наплавленных швов на стали CrNi18-10 показали очень сильную корреляционную взаимосвязь этих показателей. При этом, на граничных областях значений энтальпии образования оксидов величина коэффициентов проплава наплавленного металла имеют наибольшее значение, а значения коэффициентов выпуклости минимальное, т.е. швы получаются узкими и высокими. С технологической точки зрения узкий и высокий шов отрицательно сказывается на усталостных свойствах сварных соединений. Поэтому, в соответствии с полученными результатами для этих показателей наиболее благоприятным воздействием на ширину и выпуклость швов оказывают оксиды имеющие энтальпии образования оксидов (ДН°298) в интервале от -800 кДж/моль до -1000 кДж/моль.
Исследования влияния температурой плавления оксидов (Tmo) на коэффициентов проплава (Кр), и выпуклости (Ки) швов представлены на рис. 6, которые характеризуются высокой корреляционной связью между этими показателями. Согласно этой зависимости, величина коэффициента проплава (Кр) повышается, а величина коэффициента выпуклости (Ки) резко понижается с увеличением температуры плавления оксидов. Этот эффект говорит о том, что при использовании при
А-МИГ сварке пульсирующей дугой оксидов с температурой плавления выше температуры плавления свариваемой стали Сг1\П18-10 (Ттт = 1450оС) до 2000оС, сварные швы нержавеющей стали обладают наиболее благоприятной морфологией.
Как показывают результаты исследований важную роль в формировании сварных швов исследуемой стали играет величина поверхностного натяжения (а) расплавов оксидов. Кривые зависимости коэффициентов проплава (Кр) и выпуклости (Ки) от величины поверхностного натяжения (а) показали на высокую корреляцию между указанными параметрами. Согласно полученному графику зависимости морфологии сварных швов от величины поверхностного натяжения (а) оксидов наблюдается, что увеличение величины поверхностного натяжения, выше определенных значений, способствует сужению ширины шва и повышению выпуклости шва, т.е. снижению величины коэффициента выпуклости. Это, по-видимому, связано с повышением величины поверхностного натяжения оксидов, которое способствует ухудшению межфазного натяжения между расплавленным и твердым металлом и приводит к образованию узкого шва с большой выпуклостью и ухудшает механико-технологические свойства сварного соединения. Лучшие результаты воздействия на формирование наплавленного металла наблюдаются при использовании
оксидов, имеющих величину поверхностного натяжения оксидов в диапазоне его значений 200-400 мДж/м2.
В целом, проведены исследования влияния термодинамических и физико-химических свойств порошковых смесей на формирование сварных швов при А-МИГ сварке пульсирующей дугой нержавеющей стали Сг1\П18-10, которые позволили выявить зависимость формирования сварных швов этой стали от таких термодинамических и физико-химических свойств оксидных соединений, как температура плавления (Тто), температура кипения (Тьо), температурный интервал действия флюса (ДТ|ч), поверхностное натяжение (а) и энтальпия образования соединений (ДНо298). Выявлены основные показатели указанных свойств оксидов благоприятно воздействующие на качественное формирование сварных соединений.
Работа выполнена на высоком научно-техническом уровне и может быть опубликована в журнале «СотрШ:а^опа1 nanotechnology».
Рецензент:
Заведующий лаборатории №1 НПО «Физика-Солнце» АН РУз, доктор технических наук
Рахимов Р.Х.
