Диссертации на соискание ученой степени
Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины А. В. Яровицын (ИЭС им. Е. О. Патона) защитил 10 декабря 2009 г. кандидатскую диссертацию на тему «Микроплазменная порошковая наплавка жаропрочных никелевых сплавов с содержанием γ′-фазы 45…65 %» О. В. Махненко (ИЭС им. Е. О. Патона) защитил 17 дек...
Saved in:
| Published in: | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101360 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Диссертации на соискание ученой степени // Автоматическая сварка. — 2009. — № 12 (680). — С. 53-56. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860017878177153024 |
|---|---|
| citation_txt | Диссертации на соискание ученой степени // Автоматическая сварка. — 2009. — № 12 (680). — С. 53-56. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Автоматическая сварка |
| description | Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины А. В. Яровицын (ИЭС им. Е. О. Патона) защитил 10 декабря 2009 г. кандидатскую диссертацию на тему «Микроплазменная порошковая наплавка жаропрочных никелевых сплавов с содержанием γ′-фазы 45…65 %»
О. В. Махненко (ИЭС им. Е. О. Патона) защитил 17 декабря 2009 г. докторскую диссертацию на тему «Прогнозирование деформаций при сварке и термической правке конструкций на основе методов термопластичности и функций усадки».
В. Ю. Скульский (ИЭС им. Е. О. Патона) защитил 23 декабря 2009 г. докторскую диссертацию на тему «Свариваемость теплоустойчивых хромистых сталей для котлоагрегатов высоких параметров».
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:46:10Z |
| format | Article |
| fulltext |
ширина e сварочной ванны, глубина максималь-
ного проплавления h, длина сварочной ванны Lв,
расстояния Le и Lg. Получены следующие диапа-
зоны варьирования параметров: h = 0,15…0,25 см,
e = 0,7…0,91 см, Lв = 0,98…1,22 см, что соот-
ветствует сварочному эксперименту. Результаты
вычислительного эксперимента приведены в таб-
лице. Нормализованные факторы х1, х2 и х3 соот-
ветствуют факторным переменным Uд, Iсв и vсв.
Получены следующие регрессионные фор-
мулы:
Lg = –0,69 + 0,041Uд + 0,0048Iсв + 0,3vсв (см), (3)
Le = 0,08 + 0,004Uд + 0,0016Iсв + 0,4vсв (см). (4)
Среднеквадратическая ошибка аппроксимации
для регрессионной модели (3), (4) не превышает
5 %.
В соответствии с предложенной методикой на
основании априорной информации о величине
LTV и диапазонах изменений сварочных перемен-
ных Iсв, Uд и vсв рассчитывают диапазоны изме-
нений расстояний Le и Lg, а затем по формуле
(1) вычисляют минимальные и максимальные
оценки транспортных запаздываний τe и τg.
Рассмотрим в качестве примера практический
случай с LTV = 7,5 см. Сравним максимальные
изменения транспортных запаздываний для пос-
тоянной и изменяющейся скорости сварки при
варьировании режима сварки в диапазоне: Uд =
= 17…21 В и Iсв = 145…175 А. В первом случае
для vсв = 0,75 см/с расчет дает диапазон изменений
τe = 9,0…9,1 с (относительное изменение состав-
ляет 1 %) и τg = 8,4…8,8 с (5 %). Во втором случае
для диапазона варьирования vсв = 0,5…1,0 см/с из-
менения транспортных запаздываний следующие:
τe = 6,7…13,8 с (относительное изменение 78 %)
и τg = 6,2…13,3 с (83 %). Таким образом, во вто-
ром случае модель объекта управления представ-
ляет собой нестационарную динамическую систе-
му, для которой потребуются более сложные алго-
ритмы управления.
Предложенная методика расчета транспорт-
ных запаздываний в АСУ формированием уси-
ления шва с обратной связью позволяет корректно
выбрать временные параметры и тип автомати-
ческого регулятора.
1. Zhang H., Pan J., Lao B. The real-time measurement of wel-
ding temperature field and closed-loop control of isoterm
width // Sci. in China Press. — 1999. — 21, N 2, Apr. —
P. 129–135.
2. Doumanidis C., Kwak Y.-M. Multivariable adaptive control
of the bead profile geometry in gas metal arc welding with
thermal scanning // Intern. J. of Pressure Vessels and Piping.
— 2002. — 79. — P. 251–262.
3. Кисилевский Ф. Н., Коляда В. А. Система лазерного сле-
жения за валиком усиления сварного шва // Автомат. свар-
ка. — 2006. — № 1. — С. 60–62.
4. Ерохин А. А. Основы сварки плавлением. Физико-хими-
ческие закономерности. — М.: Машиностроение, 1973.
— 448 с.
5. Рыкалин Н. Н., Углов А. А. Расчеты тепловых процессов
при сварке. — М.: Машгиз, 1951. — 296 с.
6. Джонсон И., Лион Ф. Статистика и планирование экспе-
римента в технике и науке: методы планирования экспе-
римента / Пер. с англ. — М.: Мир, 1981. — 520 с.
Method is suggested for determination of transportation lags in feedback circuit of the automatic system for control of
the weld reinforcement formation process in MAG welding. The mechanism of emergence of two different transportation
lags, i.e. formation of height and width of the bead, which are revealed by measurements of geometric parameters of
the weld bead using the laser-TV sensor, has been investigated. To estimate the transportation lags, it is suggested to
use the regression formulae derived on the basis of computational experimental results. A mathematical model of the
weld pool developed for conditions of heating a workpiece with the movable normal heat source has been used as an
object of the computational experiments.
Поступила в редакцию 14.07.2009
ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ
Институт электросварки им.
Е. О. Патона НАН Украины
А. В. Яровицын (ИЭС им. Е. О.
Патона) защитил 10 декабря
2009 г. кандидатскую диссерта-
цию на тему «Микроплазменная
порошковая наплавка жаропроч-
ных никелевых сплавов с содер-
жанием γ′-фазы 45…65 %».
Диссертация посвящена исследованию энерге-
тических, тепловых и технологических особен-
ностей микроплазменной порошковой наплавки
с целью разработки промышленной технологии
для ремонта лопаток жаропрочных никелевых
сплавов.
Обоснованы требования к сварочному источ-
нику тепла для микроплазменной порошковой
наплавки. Показано, что сочетание низких удель-
ных тепловложений 100…650 Вт, низкой плот-
ности тепловой энергии в эквивалентном пятне
нагрева 150…1500 Вт/см2 и малых скоростей пе-
ремещения микроплазменной дуги обеспечивает
медленное охлаждение основного металла в тем-
пературных интервалах хрупкости со скоростями
до 3…10 °С/с. В этом случае темп нарастания
деформаций не превышает критических значений,
1/2010 53
и возникновение горячих трещин в наиболее опас-
ной зоне основного металла маловероятно. Ис-
следована стабильность горения микроплазмен-
ной дуги при силе тока 2…35 А с порционным
вводом в столб дуги порошка в зависимости от
степени сжатия дуги соплами плазмотрона. Ус-
тановлено, что дестабилизация горения микроп-
лазменной дуги на токах менее 22…25 А обус-
ловлена воздействием на дугу дозирующими им-
пульсами транспортирующего газа, движущимися
в проточной газопорошковой системе со ско-
ростью до 60 м/с. Для условий стабильного го-
рения микроплазменной дуги экспериментально
установлено соотношение скорости перемещения
дозирующего импульса транспортирующего газа
5…15 м/с и удельного расхода вводимого плазмо-
образующего газа 2…4 м/с.
На основании экспериментальных данных ка-
лориметрирования установлено, что на токах
5…35 А эффективными способами управления
плотностью тепловой энергии в пятне нагрева
микроплазменной дуги являются: эффективная
тепловая мощность дуги 100…600 Вт; сжатие ду-
ги за счет изменения диаметров каналов сопел
плазмотрона и вида защитного газа (Ar или смесь
90 % Ar + 10 % H2); сосредоточенный ввод по-
рошка. При микроплазменной порошковой нап-
лавке плотность тепловой энергии в эквивалент-
ном пятне нагрева составляет 100…250 Вт/см2,
что в 3…8 раз меньше по сравнению с дугой для
малоамперного TIG-процесса. Такие тепловые ха-
рактеристики микроплазменной дуги обеспечива-
ют более плавное охлаждение металла и в соче-
тании со скоростями ее перемещения около 1 м/ч
эффективно ограничивают темп нарастания де-
формаций.
Установлено, что при микроплазменной по-
рошковой наплавке жаропрочных никелевых
сплавов содержание кислорода в наплавленном
металле изменяется в пределах 0,0068…0,022 %,
содержание азота — 0,0026…0,008 %. Экспери-
ментально доказана необходимость и эффектив-
ность ограничения содержания кислорода в нап-
лавленном металле жаропрочных никелевых
сплавов до 0,006…0,009 % за счет обеспечения
следующих параметров процесса: расстояние от
плазмотрона до изделия в пределах 2,5…5,0 мм;
применение порошков с низким содержанием кис-
лорода, применение в качестве защитного газа
смеси 90 % Ar + 10 % H2.
Установлена принципиальная возможность
микроплазменной порошковой наплавки: на токах
5…35 А на узкую подложку; на токах 17…35 А
— на широкую подложку.
Разработана технология ремонта торцов бан-
дажных полок рабочих лопаток из жаропрочного
никелевого сплава ЖС32-ВИ авиационного дви-
гателя Д18Т, базирующаяся на применении од-
нослойной наплавки при силе тока 8…20 А с при-
садочным порошком из сплава ЖС32. Показана
принципиальная возможность ремонта микроп-
лазменной порошковой наплавкой поликристал-
лических лопаток с применением как идентичных
по химическому составу с основным металлом
присадочных материалов для сплава ЖС6У-ВИ,
так и менее жаропрочных присадочных матери-
алов с заданным уровнем свойств для сплавов
ЖС6К-ВИ и ЧС70-ВИ.
О. В. Махненко (ИЭС им. Е. О.
Патона) защитил 17 декабря
2009 г. докторскую диссертацию
на тему «Прогнозирование де-
формаций при сварке и термичес-
кой правке конструкций на осно-
ве методов термопластичности и
функций усадки».
Диссертация посвящена созданию общего под-
хода прогнозирования деформаций при сварке
(наплавке, тепловой правке) крупногабаритных
конструкций на основе комбинированного при-
менения методов термопластичности и функций
усадки, а также разработке соответствующих рас-
четных алгоритмов реализации комбинированно-
го подхода.
Предложены расчетные способы определения
параметров функции усадки для характерных слу-
чаев сварочного нагрева на основе геометричес-
кой типизации объекта.
Разработаны расчетные алгоритмы для балоч-
ных конструкций и проведено исследование ки-
нетики общих деформаций сварных балок при ла-
зерной сварке в многоопорном закреплении, что
позволило решить проблему позицирования ла-
зерного источника нагрева в процессе сварки с
учетом сварочных деформаций. Отличительной
особенностью разработанной математической мо-
дели является учет статической неопределимости,
связанной с местами промежуточного закрепле-
ния балки в процессе выполнения сварки, воз-
можность прогнозирования усилий для удержа-
ния балки на опорах во время сварки, а также
для обеспечения предварительного выгиба либо
механической правки после сварки.
Разработаны расчетные алгоритмы для прог-
нозирования сварочных деформаций трубных ре-
шеток теплообменников в процессе вварки боль-
шого количества теплообменных трубок, и на ос-
нове проведенных расчетных исследований
получены новые практические результаты. Опре-
делен тип сварного соединения трубной решетки
с трубками из пяти рассмотренных, который обес-
печивает наименьшие деформации трубной ре-
шетки. Установлено, что применение аустенитной
54 1/2010
стали для трубок и присадки по сравнению с ва-
риантом ферритной стали позволяет получить
более низкие остаточные общие деформации
трубной решетки. Определено, что для конструк-
ций с двумя трубными досками и короткими пря-
мыми трубками приварка в определенной после-
довательности одновременно двух концов трубок
может существенно снизить деформации трубных
решеток, особенно при ограниченных толщинах
последних. Сделана оценка риска потери устой-
чивости при осевом сжатии трубок, приваривае-
мых в первую очередь.
Разработаны расчетные алгоритмы для прог-
нозирования общих деформаций, связанных с
многопроходной наплавкой износостойким спла-
вом пластин большого размера. Установлено, что
наиболее благоприятным с точки зрения сниже-
ния деформаций является вариант наплавки вдоль
длинной кромки заготовки на минимальных по
тепловложению режимах, обеспечивающих необ-
ходимую микроструктуру в металле ЗТВ. Выяв-
лен существенный эффект снижения деформаций
(примерно в 3 раза) при применении закрепления
в зоне наплавки, т. е. прижатия этого участка к
плите с последующим освобождением после ос-
тывания.
Разработаны расчетные алгоритмы для моде-
лирования процесса тепловой правки тонкостен-
ных конструкций с деформациями бухтиноватос-
ти с помощью различных по форме пятен нагрева.
На основе разработанных алгоритмов проведено
исследование возможности повышения эффектив-
ности процесса тепловой правки. Установлено,
что за счет оптимизации параметров нагрева
можно существенно повысить эффективность
правки, что связано со значительной экономией
энерго- и трудозатрат. Впервые выявлены основ-
ные закономерности процесса тепловой правки
тонкостенных конструкций с деформациями бух-
тиноватости, обусловленные геометрическими
параметрами бухтины, параметрами и располо-
жением пятен нагрева. Установлено, что процесс
тепловой правки деформаций бухтиноватости
имеет целый ряд объективных факторов, ограни-
чивающих эффективность этой технологической
операции, особенно при больших толщинах листа
обшивки.
На основе разработанных расчетных алгорит-
мов создано управляющее программное обеспе-
чение для автоматизации процесса термической
правки тонкостенных конструкций с деформаци-
ями бухтиноватости, которое нашло применение
в автоматизированных комплексах оборудования
для лабораторных испытаний и испытаний в ус-
ловиях производства сварных судостроительных
панелей.
Разработаны расчетные алгоритмы и методика
определения оптимальных параметров тепловой
правки деформаций искривления оси цилиндри-
ческой обечайки, которые позволяют оперативно
получать решение по выбору параметров тепло-
вого воздействия в режиме реального времени.
Экспериментальная апробация тепловой правки
общих деформаций искривления длинной оси ци-
линдрической обечайки и длинных шнековых ва-
лов показала высокую эффективность разработан-
ной методики.
В. Ю. Скульский (ИЭС им. Е. О.
Патона) защитил 23 декабря
2009 г. докторскую диссертацию
на тему «Свариваемость тепло-
устойчивых хромистых сталей
для котлоагрегатов высоких па-
раметров».
Диссертация посвящена ис-
следованию закономерностей
формирования структуры, свойств сварных сое-
динений хромистых теплоустойчивых сталей,
природы образования холодных и отпускных тре-
щин в сварных соединениях таких сталей и соз-
данию научно обоснованных подходов к техно-
логии получения качественных соединений свар-
ных трубных систем котлоагрегатов нового
поколения со сверхкритическими параметрами
пара для энергоблоков тепловых электростанций.
Расширены представления о влиянии легиру-
ющих элементов на особенности высокотемпера-
турного δ→γ-превращения и фазовый состав мар-
тенситных хромистых сталей. Показано, что ис-
ключение образования δ-феррита и получение
однофазной мартенситной структуры сложноле-
гированных хромистых сталей (как условия обес-
печения их высоких технологических свойств и
длительной прочности) достигается при содер-
жании хрома на уровне 8,15…9,75 %, чем обос-
нована целесообразность применения в котлост-
роении сталей с 9 % Cr с системой легирования
0,1С–9Cr–MoVNbNiN (типа 10Х9МФБ). Изучены
особенности фазовых превращений и формирова-
ния структуры сварных соединений 9%-х хромис-
тых сталей в условиях, характерных для дуговой
сварки. Установлено, что увеличение содержания
хрома в теплоустойчивых сталях (от 2,5 до 12 %)
ведет к повышению стабильности аустенита при
переохлаждении, снижению температуры мартен-
ситного превращения (от ~450 до ~280…230 °С)
и возрастанию степени их закалки. Стали с 9 %
Cr склонны к образованию мартенсита (с твер-
достью ~450 HV) в широком диапазоне скоростей
охлаждения, что делает их трудносвариваемыми
и склонными к образованию холодных трещин.
1/2010 55
Установлены условия возможного образования δ-
феррита при сварке сталей с 9 % C. Показано,
что гетерофазное строение металла швов и зоны
сплавления может возникать при сварке с повы-
шенной погонной энергией в результате развития
неоднородного распределения элементов-ферри-
тизаторов (Cr, Mo, V, Nb) и углерода (при лик-
вации и высокотемпературной диффузии). К об-
разованию δ-феррита приводит снижение содер-
жания углерода в швах (например, при его
выгорании при сварке TIG), а также усиление
диффузии углерода из основного металла в сто-
рону шва с более высоким содержанием хрома,
что характерно для сварки соединений хромистой
и аустенитной сталей аустенитным хромоникеле-
вым швом. Последнее явление исключается при
использовании никелевых сварочных материалов.
Принципиальным подходом к технологии сварки
соединений мартенситных сталей с 9 % Cr явля-
ется использование режимов с пониженной по-
гонной энергией. Изучены закономерности фор-
мирования напряженно-деформированного состо-
яния и образования холодных трещин в сварных
соединениях закаливающихся сталей. Экспери-
ментально показано, что основным фактором,
предопределяющим склонность мартенситного
металла к образованию холодных трещин, явля-
ется степень упрочнения при закалке. Сварочные
(усадочные) напряжения вместе с напряжениями
от внешнего нагружения являются дополнитель-
ным фактором, инициирующим процесс разруше-
ния. С помощью разработанной методики иссле-
дованы термокинетические особенности замед-
ленного разрушения сварных соединений.
Установлено, что у сварных соединений мартен-
ситных сталей склонность к образованию холод-
ных трещин проявляется при температуре ниже
~140 °С; при 80… 100 °С соединения имеют ми-
нимальную трещиностойкость, что определяется
максимальной скоростью процесса разрушения.
На основании результатов дилатометрических ис-
следований образцов закаленных сталей
(10/40Х9МФБ, 25Х2НМФА, 38ХНЗМФА) и оп-
ределения энергии активации развития дефор-
мации в период испытаний трещиностойкости по-
казано, что выявленные различия в сопротив-
лении образованию холодных трещин при разных
температурах могут быть связаны с различной ки-
нетикой развития низкотемпературного распада
(отпуска) мартенсита. Возникающая при этом
микроструктурная неоднородность определяет ха-
рактер распределения упругопластических дефор-
маций в объеме закаленного при сварке металла
и вероятность формирования микроучастков с вы-
сокими локальными напряжениями, плотностью
дислокаций и концентрацией водорода, в которых
зарождается и развивается разрушение. При низ-
кой скорости распада (в интервале 80…100 °С)
создаются условия для локальных деформаций в
зоне границ зерен и быстрого разрушения. Экс-
периментально и теоретически доказано, что вы-
сокая скорость распространения распада мартен-
сита в объеме металла при повышенных темпе-
ратурах, а также выход из сварного соединения
диффузионного водорода являются условиями
возрастания сопротивления замедленному разру-
шению. Показано, что наличие в исходной жес-
ткой мартенситной структуре более податливых
для деформирования микроструктурных состав-
ляющих (δ-феррита) ведет к снижению трещи-
ностойкости. Углублены представления о меха-
низме отпускной хрупкости и установлены фак-
торы, определяющие возможность образования
трещин в условиях высокотемпературной релак-
сации напряжений в сварных соединениях 9%-х
хромистых сталей. Выявлен эффект дисперсион-
ного твердения в интервале ~400…550 °С, при-
чиной которого может быть выделение хромис-
того карбида M7C3. Установлено, что при наличии
в структуре δ-феррита при отпуске в интервале
твердения могут образовываться трещины. Усло-
вием высокой стойкости против образования тре-
щин при отпуске является обеспечение однород-
ной мартенситной структуры. На основании изу-
чения кинетики релаксации напряжений в
процессе высокотемпературных испытаний уста-
новлено, что для более полного снятия уровня
внутренних напряжений отпуск сварных соеди-
нений следует проводить при температурах
~750… 760 °С. Определен уровень легирования
металла шва C, Mn, Ni для обеспечения его од-
нофазной мартенситной структуры и получения
требуемых механических свойств после отпуска
сварных соединений. Экспериментально и теоре-
тически обоснованы рекомендации к режимам
ручной и автоматической сварки под флюсом. Оп-
ределены условия достижения высокой стойкости
сварных соединений против замедленного разру-
шения посредством теплового воздействия на
структурный и водородный факторы (ограниче-
ние скорости охлаждения металла в ЗТВ w6/5 ≤
≤ 8…10 °С/с, термический отдых при температу-
рах 160…200 °С) и обеспечения их требуемых
механических свойств при термической обработ-
ке (высокий отпуск при T ≈ 750…760 °С в течение
не менее 2 ч). Созданы новые сварочные элект-
роды АНЛ-8, разработана техническая докумен-
тация на принципиальные технологии сварки ти-
повых соединений труб. Проведена опытно-про-
мышленная проверка технологии сварки.
56 1/2010
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-101360 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0005-111X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:46:10Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | 2016-06-02T20:42:07Z 2016-06-02T20:42:07Z 2010 Диссертации на соискание ученой степени // Автоматическая сварка. — 2009. — № 12 (680). — С. 53-56. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101360 Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины А. В. Яровицын (ИЭС им. Е. О. Патона) защитил 10 декабря 2009 г. кандидатскую диссертацию на тему «Микроплазменная порошковая наплавка жаропрочных никелевых сплавов с содержанием γ′-фазы 45…65 %» О. В. Махненко (ИЭС им. Е. О. Патона) защитил 17 декабря 2009 г. докторскую диссертацию на тему «Прогнозирование деформаций при сварке и термической правке конструкций на основе методов термопластичности и функций усадки». В. Ю. Скульский (ИЭС им. Е. О. Патона) защитил 23 декабря 2009 г. докторскую диссертацию на тему «Свариваемость теплоустойчивых хромистых сталей для котлоагрегатов высоких параметров». ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Краткие сообщения Диссертации на соискание ученой степени Theses for scientific degree Article published earlier |
| spellingShingle | Диссертации на соискание ученой степени Краткие сообщения |
| title | Диссертации на соискание ученой степени |
| title_alt | Theses for scientific degree |
| title_full | Диссертации на соискание ученой степени |
| title_fullStr | Диссертации на соискание ученой степени |
| title_full_unstemmed | Диссертации на соискание ученой степени |
| title_short | Диссертации на соискание ученой степени |
| title_sort | диссертации на соискание ученой степени |
| topic | Краткие сообщения |
| topic_facet | Краткие сообщения |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101360 |