Формирование стойких к высокотемпературному газоабразивному изнашиванию покрытий электродуговой наплавкой с ультразвуковыми колебаниями тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Прияткин Дмитрий Вячеславович

• Прияткин Дмитрий Вячеславович
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Прияткин Дмитрий Вячеславович

Введение

Глава I. Процессы дуговой наплавки и наплавочные материалы для упрочнения изделий, работающих в условиях высокотемпературного газоабразивного изнашивания

1.1 Особенности газоабразивного изнашивания сплавов при повышенной температуре

1.2 Анализ наплавочных материалов для упрочнения деталей оборудования, работающего в условиях высокотемпературного газоабразивного изнашивания

1.3 Анализ металлургических и технологических способов повышения эксплуатационных свойств наплавленного металла

1.4 Анализ способов управления структурой и свойствами наплавленного электродуговым способом металла с использованием ультразвуковых

колебаний

Выводы по главе I, постановка цели и задач исследования

Глава II. Материалы, оборудование и методы экспериментальных исследований

2.1 Технологическое оборудование и материалы для изготовления порошковых проволок

2.2 Методики наплавки опытных образцов металла

2.3 Методики оценки параметров ультразвукового воздействия на сварочную ванну

2.4 Методика измерения частоты и амплитуды ультразвуковых колебаний

2.5 Методики металлографических и дюрометрических исследований наплавленного металла

2.6 Методики химического, рентгенофазового и микрорентгеноспектрального анализа наплавленного металла

2.7 Склерометрические испытания износостойкости наплавленного металла

Кандидатская диссертация_Оглавление_Прияткин Д.В.

2.8 Методика испытаний наплавленного металла на газоабразивное

изнашивание

Выводы по II главе

Глава III. Разработка сплава для дуговой наплавки изделий, работающих в условиях газоабразивного изнашивания при температурах до 600 °С

3.1 Разработка состава порошковой проволоки для наплавки сплава системы Fe-Cr-Ni-Mn-Mo-Ti-Nb-C, стойкого к газоабразивному изнашиванию при повышенных температурах

3.2 Исследование влияния углерода на структуру наплавленного металла

3.3 Исследование влияния углерода на механические и эксплуатационные

свойства наплавленного металла

Выводы по III главе

Глава IV. Разработка технологии дуговой наплавки плавящимся электродом с введением в сварочную ванну ультразвуковых колебаний

4.1 Разработка устройств для введения в сварочную ванну ультразвуковых колебаний в процессе дуговой наплавки плавящимся электродом

4.1.1 Разработка ультразвукового преобразователя и узла передачи колебаний присадочной проволоке

4.1.2 Разработка устройства для ввода ультразвуковых колебаний в сварочную ванну через присадочную проволоку

4.2 Влияние технологических и акустических параметров процесса наплавки с ультразвуковыми колебаниями на качество формирования наплавленного металла

4.3 Исследование влияния ультразвуковых колебаний на структуру и свойства наплавленного металла системы Fe-Cr-Ni-Mo-Ti-Nb-C

4.4 Рекомендации к выбору технологических параметров режима наплавки с воздействием УЗК

4.5 Разработка технологии наплавки лопаток ротора дымососа

Выводы по IV главе:

Заключение

Кандидатская диссертация_Оглавление_Прияткин Д.В.

Условные обозначения

Список литературы

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Формирование стойких к высокотемпературному газоабразивному изнашиванию покрытий электродуговой наплавкой с ультразвуковыми колебаниями»

Введение

Эксплуатация различных деталей металлургического, энергетического, горношахтного и другого оборудования, например, дымососов котлов и агломерационных машин, турбин газоперекачивающих агрегатов, деталей засыпных устройств доменных печей, пневмотранспортных устройств и других изделий показывает, что ресурс их работы значительно сокращается за счет интенсивного газоабразивного изнашивания. Это обусловлено взаимодействием рабочих поверхностей деталей с потоками разогретых вплоть до 600 °С газов, несущих в себе твердые абразивные частицы. Ремонт данного оборудования сопряжен со значительными материальными затратами, вызванными длительными простоями производственных линий. Эффективным способом восстановления и упрочнения изношенных деталей с целью повышения их межремонтного интервала является наплавка износостойкими сплавами.

Одним из наиболее универсальных и высокопроизводительных способов формирования износостойких покрытий практически любого химического состава на изделиях сложной геометрической формы является электродуговая наплавка порошковой проволокой в защитных газах. Большинство известных наплавочных материалов, обеспечивающих получение сплавов, стойких в условиях высокотемпературного газоабразивного изнашивания, отличаются высоким содержанием углерода и дефицитных легирующих элементов, что обусловливает их высокую стоимость и низкую технологичность при применении. В связи с этим особую актуальность приобретает разработка новых экономнолегированных наплавочных сплавов, обеспечивающих требуемый комплекс технологических и эксплуатационных свойств.

В работах И. И. Фрумина, Г. Н. Соколова, Ю. А. Юзвенко, Е. Ф. Непомнящего, А. А. Антонова, Ю. И. Евдокименко, В. Л. Малинова, В. Д. Орешкина, А. Ф. Терещенко, Н. В. Коберника, I. Kleis, B. F. Levin, K. Shimizu, С. Katsich и многих других исследователей показано, что для сопротивления наплавленных сплавов на основе

железа абразивному, в том числе высокотемпературному газоабразивному изнашиванию необходимо обеспечить формирование в них гетерофазной структуры, в которой пластичная матрица армирована твердыми фазами. Вместе с тем, до настоящего времени не определен рациональный структурно-фазовый состав сплавов, обеспечивающий повышенную стойкость в условиях данного вида изнашивания.

Одним из эффективных технологических приемов повышения эксплуатационных и сварочно-технологических свойств наплавленного металла является наложение колебаний ультразвукового (от 18 кГц) диапазона на кристаллизующийся металл сварочной ванны. Исследованию данного способа воздействия на структуру наплавленного металла, а также металла сварных швов посвящены работы Г. И. Погодина-Алексеева, Г. Ф. Баландина, В. Л. Руссо, Л. Л. Силина, А. А. Ерохина, А. С. Шиляева, А. В Кудиной, Э. М. Пархимовича, Е. А. Кривоносовой, О. И. Шевченко, Е. Е. Трусилина, А. И. Горунова, А. Krajewski, Chang Li, T. Yuan, F. Yang и др. Однако, несмотря на положительное влияние УЗК на структуру и свойства металла, электродуговая наплавка с УЗК не нашла широкого применения в промышленности. Это обусловлено несовершенством используемых колебательных систем, не способных стабильно работать при механических и тепловых нагрузках, отсутствием данных об оптимальных акустических и технологических параметрах введения УЗК в сварочную ванну, сложностью контроля параметров УЗК в процессе наплавки и т.д.

Это подтверждает актуальность диссертационного исследования, выполненного в рамках грантов РФФИ №219-48-340010 р_а и Администрации Волгоградской области (2018-2019 гг.), №20-33-90168 Аспиранты (2020-2022 гг.), а также - государственного задания № 0637-2020-0006 (2020-2022 гг.).

Цель и задачи работы. Повышение стойкости наплавленного металла к газоабразивному изнашиванию при температурах до 600 °С за счет формирования в нем композиционной структуры в процессе электродуговой наплавки с обработкой расплава сварочной ванны ультразвуковыми колебаниями.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. Разработать состав порошковой проволоки, обеспечивающий при дуговой наплавке в защитных газах получение сплава системы Fe-C-Cr-Ni-Mn-Mo-Ti-ЫЪ с повышенной износостойкостью при температурах до 600 °С, а также исследовать влияние содержания углерода в сплаве на формирование его композиционной структуры, твердость и износостойкость.

2. Разработать способ и оборудование для дуговой наплавки с введением в сварочную ванну ультразвуковых колебаний через присадочную проволоку. Выявить рациональные конструкции проволок и параметры их введения в сварочную ванну, обеспечивающие качественное формирование наплавленного металла и эффективное его модифицирование.

3. Исследовать влияние ультразвуковой обработки сварочной ванны на формирование структуры и свойства экспериментальных и промышленных наплавленных сплавов.

4. На базе полученных новых научных результатов разработать технологические рекомендации по наплавке покрытий на детали оборудования, работающего в условиях высокотемпературного газоабразивного износа.

Научная новизна работы заключается в выявлении закономерностей формирования структуры и свойств стойкого к газоабразивному изнашиванию при температурах до 600 °С наплавленного металла системы Fe-C-Cr-Ni-Mn-Mo-Ti-NЪ под влиянием ультразвуковых колебаний в процессе электродуговой наплавки.

Установлено, что ультразвуковые колебания, вводимые в сварочную ванну через присадочную порошковую проволоку, за счет разрушения растущих кристаллов карбидов и увеличения скорости формирования центров кристаллизации приводят к исчезновению в структуре наплавленного металла крупных первичных карбидов (Сг^е)^^ диспергированию аустенитно-карбидной эвтектики и перераспределению хрома, молибдена и титана в структурных составляющих, что способствует увеличению его износостойкости на 15.. .20 %.

Выявлено, что возбуждение изгибных ультразвуковых колебаний в присадочной порошковой проволоке приводит к ее дополнительному разогреву, что позволяет обеспечить гарантированное ее расплавление вблизи фронта кристаллизации сварочной ванны и модифицирование наплавленного металла.

Достоверность полученных результатов при решении поставленных задач обеспечивается за счет применения современных методов исследования, включающих электронно-ионную микроскопию (Versa 3D DualBeam), рентгенофазовый анализ (Bruker D8 Advance Есо), атомно-силовую микроскопию (Solver Pro), лазерную доплеровскую виброметрию (VibroFlex), а также сочетанием стандартизированных и оригинальных методов испытаний экспериментальных и промышленных наплавленных сплавов, в том числе методики оценки стойкости сплавов к высокотемпературному (при 600 °С) газоабразивному изнашиванию, позволяющей моделировать в лабораторных условиях реальные условия эксплуатации различного промышленного оборудования. Применение оригинальной методики, основанной на регистрации электрического сигнала, генерируемого механическими колебаниями наплавляемого изделия в процессе ультразвуковой обработки сварочной ванны, позволяет гарантировать стабильность параметров ультразвукового воздействия на кристаллизующийся металл и обеспечить воспроизводимость полученных результатов.

Практическая значимость. Результаты исследований легли в основу технологии наплавки плавящимся электродом в среде защитных газов с воздействием на сварочную ванну ультразвуковых колебаний, позволяющей значительно повысить износостойкость наплавленного металла в условиях газоабразивного воздействия. Данная технология реализована с использованием разработанного устройства для введения колебаний в сварочную ванну посредством присадочной волноводной проволоки (пат. РФ №204258), а также - порошковой проволоки для электродуговой наплавки, состав которой обеспечивает получение наплавленного сплава, стойкого в условиях газоабразивного изнашивания при температуре до 600 °С. Разработаны практические рекомендации по расчету и выбору технологических пара-

метров режима наплавки с воздействием на сварочную ванну ультразвуковых колебаний, которые могут быть использованы при восстановлении и упрочнении деталей металлургического, энергетического, горно-шахтного и другого промышленного оборудования.

На базе полученных научно-практических результатов разработана технология электродуговой наплавки лопаток ротора дымососа, которая была опробована на ООО «Промышленно-производственный центр Крук КК» и обеспечила увеличение межремонтного интервала лопаток в 1,2-1,5 раза.

Публикации. По материалам диссертационного исследования опубликовано 20 работ, в том числе в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК при Ми-нобрнауки РФ - 7, в изданиях, входящих в международные реферативные базы данных (Scopus) - 1. Издана 1 монография. Получен 1 патент РФ на полезную модель.

Наиболее значимые публикации:

1. Электродуговая наплавка износостойких сплавов с ультразвуковым воздействием на сварочную ванну / Д. В. Прияткин, А. А. Артемьев, В. И. Лысак, С.Н. Цыганок // Сварка и диагностика. - 2022. - №5 (принята к печати).

2. Прияткин, Д. В. Исследование наплавленного металла системы Fe-Cr-Ni-Mn-Mo-Ti-Nb-C для работы в условиях высокотемпературного газоабразивного изнашивания / Д. В. Прияткин, А. А. Артемьев, В. И. Лысак // Вопросы материаловедения. - 2022. - № 3(111). - С. 17-28.

3. Диагностика наплавленных сплавов на стойкость к высокотемпературному газоабразивному изнашиванию / А. А. Артемьев, И. В. Зорин, Г. Н. Соколов, В. И. Лысак, Д. С. Денисевич, Д. В. Прияткин // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. - 2019. - Т. 21, № 1. - С. 12-19.

4. Воздействие ультразвука на формирование соединений из металлов в твердой и жидкой фазах / E. В. Кузьмин, О. В. Слаутин, В. П. Кулевич, А. А. Чудин, А. А. Артемьев, Д. В. Прияткин, А. А Седов; Волгоградский государственный технический университет. - Волгоград : Волгоградский государственный технический университет, 2021. - 108 с. (научная монография)

5. Прияткин, Д. В. Влияние содержания углерода в наплавленном металле системы Fe-C-Cr-Ni-Mn-Mo-Ti-NЪ на его структуру и износостойкость / Д. В. Прияткин, А. А. Артемьев, В. И. Лысак // Международный научно-исследовательский журнал. - 2022. - № 8(122).

6. Анализ наплавочных сплавов для работы в условиях газоабразивного изнашивания при повышенных температурах / Д. В. Прияткин, А. А. Артемьев, В. И. Лысак, П. В. Лойко // Известия Волгоградского государственного технического университета. - 2020. - № 10(245). - С. 49-55.

7. Исследование структуры и свойств износостойкого наплавленного сплава системы Fe - C - & - N - Mn - Mo - ^ - ЫЪ / Д. В. Прияткин, А. А. Артемьев, П. В. Лойко, Г. Н. Соколов, В.И. Лысак // Известия Волгоградского государственного технического университета. - 2020. - № 6(241). - С. 71-75.

8. Анализ способов введения в сварочную ванну ультразвуковых колебаний в процессе дуговой наплавки и разработка устройства для его осуществления / Д. В. Прияткин, А. А. Артемьев, Г. Н. Соколов, В.И. Лысак, Р. М. Одногулов, П. В. Лойко // Известия Волгоградского государственного технического университета. - 2019. - № 4(227). - С. 68-75.

9. Патент на полезную модель № 204258 Ш Российская Федерация, МПК В23К 28/00, В23К 9/022, В23К 9/30. Устройство для обработки расплава сварочной ванны ультразвуковыми колебаниями : № 2021106830 : заявл. 16.03.2021 : опубл. 17.05.2021 / Д. В. Прияткин, А. А. Артемьев, В. И. Лысак ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет".

10. Оценка износостойкости сплава системы Fe - C - & - N - Mn - Mo - ^ -ЫЪ в условиях газоабразивного износа / Д. В. Прияткин, А. А. Артемьев, В. И. Лысак, А. А. Карташова // Актуальные проблемы в машиностроении. - 2021. - Т. 8, № 3-4. - С. 121-126.

Статья, индексируемая в реферативной базе Scopus:

11. Arc Technological Characteristics and Metal Transfer Behavior of Twin Electrode GMAW Deposition / S.K. Elsukov, I.V. Zorin, Y.N. Dubtsov, V.I. Lysak, D.V. Priyatkin // Materials Science Forum. - 2021. - Vol. 1031. - pp. 147-153. Doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.1031.147

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных и всероссийских научно-технических конференциях: международная научная конференция «Современные материалы и передовые производственные технологии» (Санкт-Петербург, 2021), XVII Ежегодная молодежная научная конференция «Наука и технологии Юга России» (Таганрог, 2021), Научные чтения им. чл.-корр. РАН Ивана Августовича Одинга «Механические свойства современных конструкционных материалов» (Москва, 2020 г.), X Международная научно-техническая конференция «Инновационные машиностроительные технологии, оборудование и материалы - 2019» (Казань, 2019), а также на XXII, XXIV (поощрительная премия), XXV (2 премия) и XXVI (1 премия) региональных конференциях молодых исследователей Волгоградской области, ежегодных внутривузовских конференциях ВолгГТУ (Волгоград, 2018-2021 гг.) и научных семинарах на кафедре «Оборудование и технология сварочного производства» ВолгГТУ, г. Волгоград.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы, включающего 187 наименований, и приложения. Основная часть работы содержит 155 страниц, 91 рисунок, 9 таблиц.

Во введении раскрыта актуальность работы, сформулирована научная новизна, показаны структура и содержание диссертации.

В первой главе на основании анализа научно-технической литературы раскрыты особенности высокотемпературного газоабразивного изнашивания металлов и сплавов. Рассмотрены структура и свойства промышленных и экспериментальных типов наплавленных сплавов, применяемых для упрочнения и восстановления деталей, работающих в условиях газоабразивного изнашивания при темпе-

ратурах до 600 °С. Выполнен анализ металлургических и технологических способов повышения эксплуатационных свойств наплавленного металла. Обоснована эффективность воздействия УЗК на сварочную ванну в процессе электродуговой наплавки и выбран наиболее перспективный способ введения колебаний в ванну через присадочную волноводную проволоку. Сформулирована цель диссертационного исследования, определены задачи, обеспечивающие ее достижение.

Во второй главе приведены технологическое оборудование и материалы для изготовления порошковых проволок. Описана методика измерения частоты и амплитуды УЗК с помощью лазерной доплеровской виброметрии. Представлены оригинальные методики оценки интенсивности УЗК в сварочной ванне при помощи физического моделирования, а также - контроля интенсивности колебаний в процессе электродуговой наплавки. Показаны современные методики металлографических исследований структуры наплавленного металла с использованием оптической, электронной и атомно-силовой микроскопии, а также методы химического, рентгенофазового и микрорентгеноспектрального анализа. Описаны методики испытаний наплавленного металла на стойкость к высокотемпературному газоабразивному изнашиванию, а также методы склерометрических и дюрометрических испытаний.

В третьей главе обоснован выбор системы легирования, структурно-фазового и химического состава экспериментального сплава, получаемого наплавкой в среде защитных газов опытной порошковой проволокой. Исследовано влияние углерода на структуру сплава системы Fe-Cr-Ni-Mn-Mo-Ti-Nb-C. Выполнена оценка химического и гранулометрического состава упрочняющих фаз в структуре наплавленных сплавов. Показано влияние углерода на механические и эксплуатационные свойства наплавленного металла с использованием методов дюрометрии, склерометрии, а также испытаний на стойкость к газоабразивному изнашиванию при температуре 600°С. Выполнен анализ процессов разрушения структурных составляющих наплавленных сплавов в тонких поверхностных слоях под действием абразивных частиц.

Кандидатская диссертация_Введение_Прияткин Д.В.

В четвертой главе представлены результаты разработки технологии дуговой наплавки плавящимся электродом с введением в сварочную ванну УЗК. Приведено разработанное устройство для введения колебаний в ванну посредством присадочной волноводной проволоки как сплошного сечения, так и порошковой. Выполнен анализ влияния технологических и акустических параметров процесса наплавки на качество формирования наплавленного металла. Исследовано влияния поличастотных акустических колебаний на структуру и свойства сплава системы Бе-Сг-М-Мп-Мо-ТкМЬ-С. Приведены рекомендации к расчету и выбору технологических параметров режима наплавки с воздействием ультразвуковых колебаний, реализованные в разработанной технологии наплавки лопаток ротора дымососа.

В заключении представлены общие выводы по работе.

В приложении приведен патент РФ № 204258 и копия акта об опробовании полученных научно-технических результатов в промышленности.

Работа выполнена на кафедре «Оборудование и технология сварочного производства» Волгоградского государственного технического университета.

Автор выражает глубокую благодарность академику РАН, д.т.н., проф. Лы-саку Владимиру Ильичу за участие в формировании направления и методологической подготовке исследований, оказанную помощь при анализе и обсуждении полученных результатов и к.т.н., доц. Артемьеву Александру Алексеевичу за конкретизацию основных положений исследования и помощь в подготовке диссертации.

Автор считает своим долгом выразить благодарность своему первому руко-

водителю д.т.н., проф. Соколову Геннадию Николаевичу, под научным руководством которого было начато данное исследование.

Автор также приносит благодарность д.т.н., проф. Зорину И.В. за помощь в проведении экспериментов; к.т.н., доценту В.О. Харламову за проведение электронно-микроскопических исследований и обсуждение их результатов, а также ст. преподавателю С.К. Елсукову и аспиранту С.А. Фастову за помощь при подготовке и выполнении экспериментов.

Глава I. Процессы дуговой наплавки и наплавочные материалы для упрочнения изделий, работающих в условиях высокотемпературного газоабразивного изнашивания

1.1 Особенности газоабразивного изнашивания сплавов при повышенной температуре

Под газоабразивным изнашиванием понимается разрушение поверхностных слоев детали под воздействием твердых абразивных частиц, перемещаемых высокоскоростным потоком газа [1-4]. В зарубежной литературе также широко применяется термин «эрозия» или «абразивная эрозия» [5-10].

На поверхностях, подвергаемых воздействию газоабразивного потока, формируется специфический микрорельеф, состоящий из элементов волнистости, шероховатости и субмикронеровностей [10].

Из-за сложного характера воздействия газоабразивного потока на изнашиваемую деталь отсутствуют теории, позволяющие полностью объяснить процесс разрушения поверхностных слоев материалов [11]. Первые теории газоабразивного изнашивания строились на предположении, что абразивные частицы, сталкиваясь с высокой скоростью с изнашиваемой поверхностью, оказывают на нее режущее воздействие [5, 12]. С этой точки зрения возможно описание процессов абразивного изнашивания пластичных материалов при сравнительно небольших углах атаки газоабразивным потоком, однако их невозможно применить к описанию процессов изнашивания хрупких материалов, а также пластичных при больших углах атаки [5]. На подобных предположениях строились теории И. К. Лебедева, В. Н. Братчикова, I. Finnie [12]. Дальнейшее развитие теории газоабразивного изнашивания было получено на основании работ J. G. Bitter [6], рассматривающего износ, как сумму двух видов разрушения: деформационного и посредством резания. Теория J. G. Bitter учитывает способность материалов поглощать сообщаемую извне энергию и накапливать ее в виде внутренней энергии [12].

Также в работах I. M. Hutching [13] выдвигалась теория о том, что разрушение поверхности при воздействии на нее газоабразивной струей под прямым углом происходит по мере наклепа поверхностных слоев, когда из-за накопления критических значений деформации происходит образование и отслаивание микрочешуек. Данная теория нашла свое подтверждение в работе Е. Ф. Непомнящего [14], установившего, что изнашивание может происходить не в результате микрорезания, а по причине фрикционной усталости. Так при упругом взаимодействии абразивных частиц с поверхностью усталость поверхностного слоя близка к обычной усталости материалов, а при пластическом взаимодействии - малоцикловой.

Моделирование процессов деструкции поверхностных слоев под действием газоабразивного потока с использованием метода конечных элементов, а также гидродинамики сглаженных частиц, проведенное в работах [15-18], подтверждает сделанные ранее выводы I. Kleis [19, 20], что данный процесс изнашивания является комплексным. В этот комплекс могут входить: разрушение поверхности в результате высоких контактных напряжений (при разрушении в результате однократного приложения нагрузки), либо в результате полидеформационных процессов, происходящих при многократном приложении нагрузки; срезании микростружек абразивными частицами; выплавлении микрообъемов металла в результате высокой локальной температуры в зоне ударов абразивных частиц.

Таким образом газоабразивное изнашивание - сложный процесс и в общем случае закономерность его протекания можно выразить в виде следующей зависимости [21], представленной в виде формулы (1):

ою = f(T; П; d; KT; Кф; и; а; х; t), (1)

где: T - продолжительность изнашивания; П - концентрация абразивных частиц в газе; d - размер частиц; КТ - коэффициент твердости, равный отношению твердости изнашиваемого материала к твердости абразивных частиц; Кф - коэффициент, характеризующий форму частиц; и - скорость абразивных ча-

стиц в момент удара о поверхность детали; а - угол наклона вектора скорости частицы к изнашиваемой поверхности (угол атаки); х - коэффициент, характеризующий снижение механических свойств материала в результате разупрочняющего физико-химического действия среды, ? - температура.

При этом считается, что независимо от температуры и других факторов основным кинематическим параметром, определяющим характер разрушения изнашиваемой поверхности и его интенсивность, является угол атаки потока абразивных частиц относительно поверхности [3, 7, 10, 22]. Также наиболее сильное влияние на интенсивность процесса газоабразивного изнашивания оказывают скорость частицы к моменту удара, соотношение значений твердости материала и абразива (коэффициент КТ) и температура изнашиваемой поверхности. Остальные параметры изнашивания влияют на процесс разрушения поверхностного слоя в меньшей мере Рассмотрим более подробно влияние данных параметров на механизм изнашивания.

В работах [7, 22, 23 - 27], посвященных изучению влиянию угла атаки на механизм газоабразивного изнашивания при использовании различных абразивных частиц (кварцевый песок, угольная пыль, раздробленный корунд, колотая дробь и т.д.), выделяют две основные области углов атаки (рис. 1.1), обуславливающие различие в характерах механизма изнашивания: 1) угол атаки находится в диапазоне 0...300; 2) угол атаки равен или стремится к 90°.

При малых углах, близких к 30°, доминирует срез поверхностных слоев металла с формированием мик-

Рисунок 1.1 - Зависимость интенсивности газоабразивного изнашивания от угла атаки абразивных частиц [27]

ростружки, а при углах, близких к 90°, его многократное поверхностное передеформирование (рис. 1.2 и 1.3) [1, 28, 27]. Таким образом, максимальная интенсивность изнашивания пластичных материалов наблюдается в диапазоне углов 20...30. Это обусловлено тем, что разрушение поверхностных слоев материала при малых углах атаки происходит за счет пластического оттеснения металла в направлении удара и его микрорезания с образованием микростружки. По достижению предельного значения накопленной скрытой энергии деформаций, начинается растрескивание и удаление микрообъемов поверхностного слоя. При этом, чем пластичнее металл, тем на большую глубину и величину может происходить наклеп. Для хрупких материалов максимальная интенсивность изнашивания достигается при больших углах атаки (близких 90°), поскольку разрушение металла происходит в процессе упругопластической деформации преимущественно из-за образования поверхностных трещин и сколов [3, 29-31].

изнашиваемая абразивная частица поверхность

пластичный материал хрупкий материал

Рисунок 1.2 - Схема взаимодействия абразивной частицей с изнашиваемой поверхностью [27, 28]

При этом необходимо отметить, что характер износа поверхности композиционных, в том числе металлокерамических, сплавов (рис. 1.3, в, г) носит циклических характер, что можно объяснить избирательностью процесса изнашивания. Сначала изнашивается сравнительно менее износостойкая матрица, после чего воздействию газоабразивного потока подвергаются армирующие частицы, предохраняя матрицу от дальнейшего разрушения - проявляется так называемый теневой

эффект. По мере износа армирующих частиц данный эффект ослабевает и вновь начинается интенсивный износ матрицы - цикл повторяется [32].

а б в г

Рисунок 1.3 - Поверхности после воздействия газоабразивного потока: a - сталь

с содержанием 0,2% С, скорость газоабразивного потока у0 = 50 м/с, угол атаки

а = 30°, абразив - частицы Л12О3 размером 0,4...0,6 мм; б - то же при а = 90°;

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Прияткин Дмитрий Вячеславович, 2023 год

- 206 с.

44. Ninham A. J., Hutchings I. M., Little J. A. Erosion/oxidation of austenitic and ferritic alloys / A. J. Ninham, I. M. Hutchings, J. A. Little // Corrosion. - 1990. - Vol. 46.

- №. 4. - P. 296-301.

45. Wellman, R. G. High temperature erosion-oxidation mechanisms, maps and models / R. G. Wellman, J. R. Nicholls // Wear. - 2004. - Vol. 256. - №. 9-10. - P. 907917.

46. Zhang S. et al. Microstructure and high temperature erosion behavior of laser cladded CoCrFeNiSi high entropy alloy coating / S. Zhang [et al.] // Surface and Coatings Technology. - 2021. - Vol. 417. - P. 127218.

47. Goebel, J.A., [et al.] : NACE Corrosion 77 Forum, San Francisco, March 1977, pp. 53/1-53/16

48. Богачев И. Н., Векслер Ю. Г., Сорокин В. Г. Исследование высокотемпературного эррозионного разрушения металлических материалов в скоростных воздушных потоках / И. Н. Богачев, Ю. Г. Векслер, В. Г. Сорокин // Трение и изнашивание при высоких температурах: сборник научных трудов, под ред. Хрущева М. М., Семенова А. П., Москва : Наука. - 1973. - 87-90 с.

49. Galiullin T. [et al.] High temperature oxidation and erosion of candidate materials for particle receivers of concentrated solar power tower systems / T. Galiullin [et al.] //Solar Energy. - 2019. - Vol. 188. - P. 883-889

50. Наплавочные материалы стран - членов СЭВ : Каталог / под ред. И. И. Фрумина и В. Б. Еремеева. - Киев - Москва : МЦНиТИ. - 1979. - 620 с.

51. Юзвенко Ю. А. Дуговая наплавка деталей засыпного устройства доменной печи / Ю. А. Юзвенко [и др.] // Автоматическая сварка. - 1972. - № 2. - С. 5963.

52. Артемьев А. А. Методика испытаний наплавленного металла на газоабразивное изнашивание / А. А. Артемьев, Г. Н. Соколов, И. В. Зорин, В. И. [и др.] // Известия ВолгГТУ. Сер. Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении. - 2018. - № 3 (213). - C. 112-116.

53. Малинов В. Л. Новые порошковые ленты для наплавки деталей, работающих в условиях абразивного и газоабразивного воздействия / В. Л. Малинов, В. В. Чигарев, В. В. Воробьев // Зб. наук. пр. : Захист металургшних машин вщ поломок. ПДТУ - № 14. - С. 252 - 258.

54. Воробьев, В. В. Сплавы и материалы для наплавки контактных поверхностей уравнительных клапанов / В. В. Воробьев, В. Л. Малинов // Вестник Донбасской государственной машиностроительной академии: тематический сборник научных трудов. - 2010. - № 2. - С. 64 - 68.

55. Ефременко Б. В. Исследование формирования структуры износостойкого сплава при наплавке порошковой лентой ПЛ-АН-111 / Б. В. Ефременко [и др.] // Автоматическая сварка. - 2017. - № 9. - С. 17-22.

56. Юзвенко, Ю. А. Влияние трещин на газо-абразивный износ наплавленного металла / Ю. А. Юзвенко, В. П. Шимановский // Автоматическая сварка. -1971. - № 2. - С. 61-62.

57. Шумилов, А. А. Разработка наплавочных материалов для повышения износостойкости деталей тягодутьевых машин тепловых электростанций / А. А. Шумилов, П. К. Штанько, В. Н. Гордиенко // Вестник СевНТУ. - 2010. - №. 110. - С. 216-218.

58. Varga M. High temperature abrasive wear of metallic materials / M. Varga // Wear. - 2017. - Vol. 376. - P. 443-451.

59. Katsich C. et al. Erosive wear of hardfaced Fe-Cr-C alloys at elevated temperature //Wear. - 2009. - Т. 267. - №. 11. - С. 1856-1864.

60. Софрошенков, А. Ф. Порошковая лента для наплавки поверхностей конусов доменных печей / А. Ф. Софрошенков, И. Н. Слободинский, С. Л. Семенов // Известия ВУЗов. Черная металлургия. - 1999. - № 12. - С.42-43.

61. Kan, W. H. Slurry erosion, sliding wear and corrosion behavior of martensitic stainless steel composites reinforced in-situ with NbC particles / W. H. Kan [et al.] // Wear. - 2019. - Vol. 420. - P. 149-162.

62. Zhang, Y. Influence of Ni addition on erosive wear characteristics of multi-component white cast iron at elevated temperature / Y. Zhang [et al.] // Wear. - 2017. -Vol. 376-377. - P. 452-457.

63. Jindal, C. Effect of Molybdenum Addition in Hardfacing Layer on Erosion Resistance Behavior of Steel //Proceedings of the International Conference on Research and Innovations in Mechanical Engineering. - New Delhi : Springer. -2014. - P. 337-346

64. Shimizu, K. Effect of C Content on High Temperature Erosive Wear Characteristics of Fe-Based V Containing Multi-Component Cast Steel with Ni / K. Shimizu [et al.] // Materials Science Forum. - Trans Tech Publications Ltd. - 2018. - Vol. 925. - P. 400-407.

65. Shimizu K. Erosive wear properties of high V-Cr-Ni stainless spheroidal carbides cast iron at high temperature / K. Shimizu [et al.] //Wear. - 2009. - Vol. 267. - №. 1-4. - p. 104-109.

Кандидатская диссертация_Список литературы_Прияткин Д.В.

66. Chatterjee, S. Solid particle erosion behaviour of hardfacing deposits on cast iron - Influence of deposit microstructure and erodent particles / S. Chatterjee, T. K. Pal // Wear. - 2006. - Vol. 261. - №. 10. - P. 1069-1079.

67. Zhang Y.et al. Erosive wear performance of heat treated multicomponent cast iron containing Cr, V, Mn and Ni eroded by alumina spheres at elevated temperatures / Y. Zhang [et al.] // Wear. - 2017. - Vol. 390-391. - P. 135-145.

68. Юзвенко Ю. А Особенности газо-абразивного износа композиционных сплавов / Ю. А. Юзвенко, А. П. Жудра, Е. И. Фрумин, [и др.] // Автоматическая сварка. - 1972 - №8. - С. 35-38.

69. Badisch E. Wear behaviour of hardfaced Fe-Cr-C alloy and austenitic steel under 2-body and 3-body conditions at elevated temperature / E. Badisch [et al.] // Tribology International. - 2010. - Vol. 43. - №. 7. - P. 1234-1244.

70. Самсонов Г. В., Упадхая Г. Ш., Нешпор В. С. Физическое материаловедение карбидов / Г. В. Самсонов, Г. Ш. Упадхая, В. С. Нешпор. Киев: Наукова думка - 1974. - 456 с.

71. Kan W. H. Slurry erosion, sliding wear and corrosion behavior of martensitic stainless steel composites reinforced in-situ with NbC particles / W. H. Kan [et al.] // Wear. - 2019. - Vol. 420. - P. 149-162.

72. Dallaire, S. Erosion Resistance of Arc-Sprayed Coatings to Iron Ore at 25 and 315 °C / S. Dallaire, H. Levert, J.-G. Legoux // Journal of Thermal Spray Technology. -2001. - №10. - P. 337-350.

73. Брук, А. Д. Дымососы газоочистных сооружений / А. Д. Брук. - Москва : Машиностроение. - 1984. - 144 с.

74. Veinthal, R. Microstructural aspects of abrasive wear of composite powder materials and coatings / R. Veinthal, P. Kulu, H. Kaerdi // International Journal of Materials and Product Technology. - 2011. - Vol. 40. - №. 1-2. - P. 92-119.

75. Patent No. 6,156,443. U.S. Method of producing improved erosion resistant coatings and the coatings produced thereby / Dallaire S., H. Levert. - 5 Dec. 2000.

76. Любарский, И. М. Металлофизика трения / И. М. Любарский, Л. С. Па-латник. - Москва : Металлургия. - 1976. - 176 с

77. Гольдштейн, Я.Е. Инокулирование железоуглеродистых сплавов / Я.Е. Гольдштейн, В.Е. Мизин. - Москва : Металлургия. - 1993. - 416 с.

78. Sokolov G. N. Thermal-and wear-resistant alloy arc welding depositions using composite and flux-cored wires with TiN, TiCN, and WC nanoparticles / G. N. Sokolov [et al.] //Journal of Materials Processing Technology. - 2019. - Vol. 272. - P. 100-110.

79. Коберник Н. В. Современные представления о модифицировании наплавленного металла и металла шва наноразмерными частицами (обзор) / Н. В. Коберник, Р. С. Михеев, А. С. Панкратов, [и др.] // Сварка и диагностика. - 2015. - № 5. - С. 13-18.

80. Швейкин Г.П. Физико-химические свойства твердых растворов на основе фаз внедрения / Г.П. Швейкин // Вопросы химии твердого тела. - 1978. - № 36. -С. 67-75.

81. Krajewski A. Mechanical vibrations in welding processes / A. Krajewski // Welding International. - 2016. - Vol. 30. - №. 1. - P. 27-32.

82. Размышляев А. Д. О механизме измельчения структуры металла шва при дуговой сварке с воздействием магнитных полей (обзор) / А. Д. Размышляев, М. В. Агеева // Автоматическая сварка. - 2018. - Т. 3. - С. 29-33.

83. Морозов В. П. Анализ условий формирования измельчённой структуры при кристаллизации металла сварочной ванны с наложением внешних периодических возмущений / В. П. Морозов // Известия вузов. Машиностроение. - 2006. -№8. - С. 41.-54.

84. Лебедев В. А Способы и устройства для управления кристаллизацией наплавленного металла при дуговой сварке (обзор и анализ) / В. А. Лебедев, О. А. Козырко // Заготовительные производства в машиностроении. - 2015. - №. 9. - С. 8-16.

85. Коберник Н. В. Исследование влияния режимов автоматической дуговой сварки под флюсом с применением дополнительной горячей присадки в виде порошковой проволоки на формирование сварного шва сварных соединений / Н. В. Коберник, Р. С. Михеев, А. А. Линник [и др.] // Технология металлов. - 2018. - № 5. - С. 29-35.

86. Болдырев А. М. Повышение эффективности модифицирования сварных швов при сварке плавлением / А. М. Болдырев [и др.] //Фундаментальные, поисковые и прикладные исследования Российской академии архитектуры и строительных наук по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной отрасли Российской Федерации в 2018 году. - 2019. - С. 114-122.

87. Болдырев А. М., Управление кристаллизацией металла при сварке плавлением / А. М. Болдырев, Э. Б. Дорофеев, Е. Г. Антонов // Сварочное производство.

- 1971. - №. 6. - С. 35-37.

88. Антонов А. А. Аргонодуговая наплавка порошковой проволокой с подачей модификатора в сварочную ванну / А. А. Антонов [и др.] //Известия Волгоградского государственного технического университета. - 2016. - №. 15. - С. 102-105.

89. Артемьев А. А. Формирование структуры наплавленных абразивостой-ких сплавов системы Fe - Cr - C - Mo - Ni - Ti - B под влиянием ультрадисперсных частиц нитрида титана / А. А. Артемьев, Г. Н. Соколов, И. В. Зорин, Ю.Н. [и др.] // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2019. - № 11 (773). - 50-56.

90. Андриенко, С. Ю. Особенности поведения фазовых границ в условиях развитого электро-вихревого течения расплавов при электрошлаковых процессах / С. Ю. Андриенко // Известия Вузов. Черная металлургия. - 1990. - № 7. - С. 34-36.

91. Guest S. D. [et al.] Non-wetting behaviour of tungsten carbide powders in nickel weld pool: new loss mechanism in GMAW overlays / S. D. Guest [et al.] // Science and Technology of Welding and Joining. - 2014. - Vol. 19. - №. 2. - P. 133-141.

92. Janaki Ram G. D., Murugesan R., Sundaresan S. Fusion zone grain refinement in aluminum alloy welds through magnetic arc oscillation and its effect on tensile behavior / G. D. Janaki Ram, R. Murugesan, S. Sundaresan // Journal of materials engineering and performance. - 1999. - Vol. 8. - №. 5. - P. 513-520.

93. Гаген, Ю. Г. Сварка магнитоуправляемой дугой / Ю. Г. Гаген, В. Д. Таран.

- Москва : Машиностроение. - 1970. - 159 с.

94. Болдырев, А. М. Управление глубиной проплавления при дуговой сварке и наплавке с помощью продольного переменного магнитного поля / А. М. Болдырев, В. А. Биржев, А. В. Черных // Сварочное производство. - 1993. - № 6. - С. 3031.

95. Сараев Ю. Н., Лебедев В. А., Новиков С. В. Анализ существующих методов управления структурой металла сварного шва / Ю. Н. Сараев, В. А. Лебедев, С. В. Новиков //Russian Internet Journal of Industrial Engineering. - 2016.

96. Аристов, С. В. Кристаллизация металла шва при низкочастотных колебаниях расплава / С. В. Аристов, В. Л. Руссо // Сварочное производство. - 1982. - № 11. - С. 42-44.

97. Горунов, А. И. Особенности формирования структуры сварных швовв процессе лазерно-акустической сварки нержавеющих сталей / А. И. Горунов, О. А. Нюхляев, А. Х. Гильмутдинов // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. - 2022. - Т. 78, № 1. - С. 57-60.

98. Лащенко Г. И. Технологические возможности вибрационной обработки сварных конструкций (Обзор) / Г. И. Лащенко // Автоматическая сварка. - 2016. -№. 7. - С. 28-28.

99. Wu W. Influence of vibration frequency on solidification of weldments / W. Wu // Scripta Materialia. - 2000. - Vol. 42. - №. 7. - P. 661-665.

100. Протоковилов И. В. Способы управления кристаллизацией металла при ЭШП / И. В. Протоковилов, В. Б. Порохонько // Современная электрометаллургия. - 2014. - №. 3. - С. 7-15

101. Пархимович, Э. М. Сварка и наплавка в ультразвуковом поле / Э. М. Пар-химович. - Минск : Наука и техника. - 1988. - 206 с

102. Файрушин А. М. [и др.] О влиянии параметров вибрационной обработки на свойства металла сварного соединения / А. М. Файрушин [и др.] // Нефтегазовое дело. Научно-технический журнал. - 2011. - Т. 9. - № 2. - C. 70-75

103. Кудина А. В. Получение износостойких металлопокрытий электродуговой наплавкой плавящимся электродом при воздействии на него ультразвуком / А.

В. Кудина, В. В. Кураш, И. В. Редин, [и др.] // Агропанорама. - 2013. - № 3. - С. 34-38.

104. Розенберг Л. Д. Физика и техника мощного ультразвука, том III. Физические основы ультразвуковой технологии / Л. Д. Розенберг. - Москва : Наука. - 1970.

- 689 с.

105. Jianyu Li. Effects of ultrasonic vibration on microstructure and mechanical properties of nano-sized SiC particles reinforced Al-5Cu composites / Jianyu Li, Shulin Lu, Shusen Wu // Ultrasonics Sonochemistry. - 2018. - № 4.- P. 814-822

106. Yinbao Tiana Effects of ultrasonic vibration in the CMT process on welded joints of Al Alloy / Yinbao Tiana, Junqi Shena // Journal of Materials Processing Tech -2018. - № 4.- P. 282- 291

107. Komarov S. V. High power ultrasonics in pyrometallurgy: current status and recent development / S. V. Komarov, M. Kuwabara, O. V. Abramov //ISIJ international.

- 2005. - Vol. 45. - №. 12. - P. 1765-1782.

108. Abramov O. V. Action of high intensity ultrasound on solidifying metal / O. V. Abramov // Ultrasonics. - 1987. - Vol. 25. - №. 2. - P. 73-82.

109. Минин, С. И. Технология термической сварки циркуляционных трубопроводов АЭС с воздействием ультразвука / С. И. Минин, А. И. Трофимов, М. А. Трофимов // Известия вузов. Ядерная энергетика. - 2016. - № 4. - С. 5-9.

110. Баландин Г. Ф. Формирование кристаллического строения отливок: Чистые металлы и однофазные сплавы. / Г. Ф. Баландин. Москва : Машиностроение.

- 1965. -255с.

111. Руссо В. Л. Влияние вибрации на кристаллизацию металла в сварном шве. / В. Л. Руссо. - Москва : Судостроение. - 1958. - № 4. - P. 37-41.

112. Ангелов, Г. С., Применение ультразвука в промышленности / Г. С. Ангелов, И. Н. Ермолов, А. И. Марков // Москва : Машиностроение. - 1975. - 240 c.

113. Ерохин, А. А. Способы ввода ультразвуковых колебаний в сварочную ванну / А. А. Ерохин, Л. Л. Силин // Сварочное производство. - 1960. - № 5. - С. 47.

114. Шевченко О. И. Формирование структуры и свойств композиции «Наплавленный слой—основной металл» в ультразвуковом поле / О. И. Шевченко, Г. Е. Трекин // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. - 2014. - Т. 16. - №. 4. - С. 124-132.

115. Zhu L. Microstructure and mechanical properties of parts formed by ultrasonic vibration-assisted laser cladding of Inconel 718 / L. Zhu [et al.] //Surface and Coatings Technology. - 2021. - Vol. 410. - P. 126964.

116. Zhuang D. D. Effect and action mechanism of ultrasonic assistance on microstructure and mechanical performance of laser cladding 316L stainless steel coating / D. D. Zhuang [et al.] //Surface and Coatings Technology. - 2022. - Vol. 433. - P. 128122.

117. Ji F. Influence of ultrasonic vibration on molten pool behavior and deposition layer forming morphology for wire and arc additive manufacturing / F. Ji [et al.] // International Communications in Heat and Mass Transfer. - 2022. - Vol. 130. - P. 105789.

118. Chang L. Differential analysis of the influence mechanism of ultrasonic vibrations on laser cladding / L. Chang [et al.] // CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology. - 2022. - Vol. 38. - P. 16-37.

119. Xu C., Yuan X. The study of microstructure, corrosion resistance and mechanical properties of ultrasonic assisted welding-brazing of Ti-Mg / C. Xu, X. Yuan // Journal of Materials Research and Technology. - 2022. - Vol. 17. - P. 467-477.

120. Кривоносова Е. А. Снижение дефектности жаропрочных никелевых сплавов в технологиях наплавки / Е. А. Кривоносова [и др.] // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. - 2018. - Т. 20. - №. 2. - С. 12-19.

121. Wang X. H. In-situ formation ceramic particles reinforced Fe-based composite coatings produced by ultrasonic assisted laser melting deposition processing / X. H. Wang [et al.] //Optics & Laser Technology. - 2021. - Vol. 136. - P. 106746.

122. Li H. Enhancement of AZ80 joints using ultrasonic vibration-assisted welding process / H. Li, J. Zhang, Y. Xiong // Science and Technology of Welding and Joining. -2018. - Vol. 23. - №. 4. - P. 308-315.

123. Sui C. Effect of Ultrasonic Vibration on Grain Size and Precipitated Phase Distribution of 6061 Aluminum Alloy Welded Joint / C. Sui [et al.] // Crystals. - 2022. -Vol. 12. - №. 2. - P. 240.

124. Xu C. Effect of ultrasonic field parameters on interfacial characteristics and mechanical properties of Mg alloy welding joint / C. Xu, X. Yuan // Materials Letters. -2022. - Vol. 306. - P. 130962.

125. Liu J. Effect of ultrasonic power on porosity, microstructure, mechanical properties of the aluminum alloy joint by ultrasonic assisted laser-MIG hybrid welding / J. Liu [et al.] // Optics & Laser Technology. - 2019. - Vol. 119. - P. 105619.

126. Zhang M. Microstructure evolution and properties of in-situ ceramic particles reinforced Fe-based composite coating produced by ultrasonic vibration assisted laser cladding processing / M. Zhang [et al.] //Surface and Coatings Technology. - 2020. -Vol. 403. - P. 126445.

127. Fan Q. Ultrasonic induces grain refinement in gas tungsten arc cladding AlCo-CrFeNi high-entropy alloy coatings / Q. Fan [et al.] // Materials Science and Engineering: A. - 2021. - Vol. 821. - P. 141607.

128. Thavamani R. Mitigation of hot cracking in Inconel 718 superalloy by ultrasonic vibration during gas tungsten arc welding / R. Thavamani [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 2018. - Vol. 740. - P. 870-878.

129. Cui Y., Xu C. L., Han Q. Effect of ultrasonic vibration on unmixed zone formation / Y. Cui, C. L. Xu, Q. Han // Scripta materialia. - 2006. - Vol. 55. - №. 11. - P. 975-978.

130. Neulybin S. D. Influence of ultrasound impact in the process of the stacking cycle, on the properties and structure of the surfaced metal from 12cr18ni10ti steel / S. D. Neulybin [et al.] // Additive manufacturing. - 2020. - Vol. 2. - P. 3.

131. Щицын Ю. Д. Влияние ультразвукового воздействия в процессе цикла наплавки на свойства и структуру наплавленного металла из стали 12Х18Н10Т / Ю. Д. Щицын [и др.] // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. - 2019. - Т. 21. -№. 2. - С. 23-30.

132. Wu K. Effect of ultrasonic vibration on TIG welding-brazing joining of aluminum alloy to steel / K. Wu [et al.] // Journal of Materials Processing Technology. - 2019.

- Vol. 266. - P. 230-238.

133. Силин Л. Л. Ультразвуковая сварка / Л. Л. Силин, Г. Ф. Баландин, М. Г. Коган. - Москва : Машгиз. - 1962.

134. Krajewski A. Ultrasonic-vibration assisted arc-welding of aluminum alloys /

A. Krajewski [et al.] // Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences.

- 2012. - Vol. 60. - №. 4. - P. 841-852.

135. Кузьмин Ю. А. Электродуговая сварка в ультразвуковом поле / Ю. А. Кузьмин [и др.] // Альманах современной науки и образования. - 2008. - №. 7. - С. 103-104.

136. Yuan T. Grain refining by ultrasonic stirring of the weld pool / T. Yuan, S. Kou, Z. Luo // Acta Materialia. - 2016. - Vol. 106. - P. 144-154.

137. Zhao G. Effect of ultrasonic vibration of molten pool on microstructure and mechanical properties of Ti-6Al-4V joints prepared via CMT+ P welding / G. Zhao [et al.] // Journal of Manufacturing Processes. - 2020. - Vol. 52. - P. 193-202.

138. Wang T. Ultrasonic effects on gas tungsten arc based wire additive manufacturing of aluminum matrix nanocomposite / T. Wang, V. Mazanova, X. Liu // Materials & Design. - 2022. - Vol. 214. - P. 110393.

139. Шелег В. К. Легирование трибоповерхностей деталей машин металлопорошками износостойких сплавов электродуговой наплавкой с ультразвуковой обработкой / В. К. Шелег, Н. В. Спиридонов, А. В. Кудина, В. В. Кураш // Машиностроение : республиканский межведомственный сборник научных трудов / редкол.:

B. К. Шелег (гл. ред.). - Минск : БНТУ. - 2014. - №. 28. - С. 88-93.

140. Кудина А.В. Получение износостойких металлопокрытий электродуговой наплавкой плавящимся электродом при воздействии на него ультразвуком /

A.В. Кудина [и др.] // Агропанорама. - 2013. - № 3. - С. 34-38

141. Спиридонов Н. В. Электродуговая наплавка металлоповерхностей колеблющимся электродом в среде защитного газа / Н. В. Спиридонов, А. В. Кудина, В.

B. Кураш // Наука и техника. - 2013. - №. 4. - С. 3-8.

142. Трусилин Е. Е. Влияние ультразвука на устранение дефектов при многодуговой автоматической сварке под флюсом / Е. Е. Трусилин, В. П. Дрёмов, П. Н. Хомич // Сварка и диагностика. - 2017. - №. 1. - С. 55-58.

143. Watanabe T. Improvement of mechanical properties of ferritic stainless steel weld metal by ultrasonic vibration / T. Watanabe [et al.] // Journal of Materials Processing Technology. - 2010. - Vol. 210. - №. 12. - P. 1646-1651.

144. Yang F. Microstructure Evolution and Strengthening Mechanism of Galvanized Steel/Mg Alloy Joint Obtained by Ultrasonic Vibration-Assisted Welding Process / F. Yang, B. Liu // Materials. - 2021. - Vol. 14. - №. 7. - P. 1674.

145. Севернев М. М. Ультразвуковая ресурсосберегающая технология наплавки металла при восстановлении и изготовлении деталей / М. М. Севернев, А. С. Шиляев, Н. Ф. Лугаков, [и др.] // Материалы, технологии, инструменты. -1998. - Т. 3. - №. 3. - С. 63-64.

146. Якушин Б. Ф. К вопросу о повышении эффективности дуговой сварки под флюсом / Б. Ф. Якушин // Вопросы материаловедения. - 2017. - №. 1. - С. 169-176.

147. Абрамов O. A., Воздействие мощного ультразвука на межфазную поверхность металлов. / O. A. Абрамов, В. И. Добаткин, В. Ф. Казанцев [и др.] - Москва : Наука. - 1986. - 227 с.

148. Сафонов И. И., Леурда И. А. Излучение ультразвука в расплав сварочной ванны и его роль в процессе кристаллизации / И. И. Сафонов, И. А. Леурда // Физика и химия обработки материалов. - 1990. - №4. - С. 122-128.

149. Севернев, М. М. Электродуговая наплавка деталей сельскохозяйственной техники при воздействии ультразвука / М. М. Севернев, А. С. Шиляев, Н. Ф. Лугаков [и др.] //. Агропанорама. - 1997. - № 3. - С. 20-23

150. Ландау Л. Д. Теоретическая физика. том VI. Гидродинамика / Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц // Москва : Наука. - 1988. - 736 с.

151. Chen Q. H. Effect of ultrasonic impact on the microstructure of welded joint of 2195 Al-Li alloy / Q. H. Chen [et al.] // Acta Metallurgica Sinica (English Letters). -2016. - Vol. 29. - №. 4. - P. 367-372.

152. Chen Q. [et al.] Grain fragmentation in ultrasonic-assisted TIG weld of pure aluminum / Q. Chen [et al.] // Ultrasonics sonochemistry. - 2017. - Vol. 39. - P. 403413.

153. Сундуков С. К. Особенности наложения ультразвуковых колебаний в процессе сварки / С. К. Сундуков // Обработка металлов: технология, оборудование, инструменты. - 2022. - Т. 24. - №. 2. - С. 50-66.

154. Lei Y. C. Effect of arc ultrasonic vibration on microstructure of joint of plasma arc 'in situ' welding of SiCp/6061Al / Y. C. Lei , H. L. Xue, W. X. Hu, [et al.] // Science and Technology of Welding and Joining. - № 7. - 2011. - P. 575-580.

155. Gilmutdinov A. K. Investigations of the sound frequency effect on laser acoustic welding of stainless steel / A. K. Gilmutdinov [et al.] // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2020. - Vol. 106. - №. 7. - P. 3033-3043.

156. Kumar S. Application of ultrasonic vibrations in welding and metal processing: A status review / S. Kumar [et al.] //Journal of manufacturing processes. - 2017. - Vol. 26. - P. 295-322.

157. Fattahi M. Applying the ultrasonic vibration during TIG welding as a promising approach for the development of nanoparticle dispersion strengthened aluminum weld-ments / M. Fattahi [et al.] // Journal of Materials Processing Technology. - 2020. - Vol. 282. - P. 116672.

158. Пацекин, В. П. Производство порошковой проволоки / В. П. Пацекин, К. З. Рахимов ; под ред. А. М. Павлова. - Москва : Металлургия - 1979. - 79 с.

159. Агранат, Б. А. Основы физики и техники ультразвука / А. Б. Агранат. -Москва: Высшая школа - 1987. - 352 с.

160. Castellini P. Laser Doppler Vibrometry: Development of advanced solutions answering to technology's needs / P. Gastellini, M. Martarelli, E. P. Tomasini // Mechanical systems and signal processing. - 2006. - Vol. 20. - №. 6. - P. 1265-1285.

161. Беккерт М. Справочник по металлографическому травлению: Пер. с нем. / М. Беккерт, М. Беккер, Х. Клемм - Москва : Металлургия. - 1979.

162. Соколов Г. Н. Диагностика износостойкости наплавленного металла методом склерометрии / Г. Н. Соколов, А. А. Артемьев, И. В. Зорин, [и др.] // Сварка и диагностика. - 2012. - № 2. - С. 34-39.

163. Varga M. Study of wear mechanisms at high temperature scratch testing / M. Varga, S. Leroch, H. Rojacz, // Wear. - 2017. - Vol. 388-389 - P. 112-118.

164. Прияткин Д. В. Анализ наплавочных сплавов для работы в условиях газоабразивного изнашивания при повышенных температурах / Д. В. Прияткин, А. А. Артемьев, В. И. Лысак // Известия Волгоградского государственного технического университета. - 2020. - № 10(245). - С. 49-55.

165. Соколов, Г. Н. Наплавка износостойких сплавов на прессовые штампы и инструмент для горячего деформирования сталей / Г. Н. Соколов, В. И. Лысак. -Волгоград: ВолгГТУ. - 2005. - 248 с.

166. Данильченко, Б. В. Выбор износостойкого наплавленного металла для работы в условиях абразивного изнашивания / Данильченко, Б. В. // Сварочное производство. - 1992. - № 5. - С. 31-33.

167. Прияткин Д. В. Оценка износостойкости сплава системы Fe - C - Cr - Ni -Mn - Mo - Ti - Nb в условиях газоабразивного износа / Д. В. Прияткин, А. А. Артемьев, В. И. Лысак // Актуальные проблемы в машиностроении. - 2021. - Т. 8, № 34. - С. 121-126.

168. Прияткин, Д. В. Исследование наплавленного металла системы Fe-Cr-Ni-Mn-Mo-Ti-Nb-C для работы в условиях высокотемпературного газоабразивного изнашивания / Д. В. Прияткин, А. А. Артемьев, В. И. Лысак // Вопросы материаловедения. - 2022. - № 3(111). - С. 17-28

169. Рябцев И. А. Структура и износостойкость при абразивном изнашивании наплавленного металла, упрочненного карбидами различных типов / И. А. Рябцев, А. И. Панфилов, А. А. Бабинец [и др.] // Автоматическая сварка. - 2015. - № 5-6(742). - С. 84-88.

170. Иванько А.А. Твердость / А. А. Иванько- Киев : Наукова думка. - 1968. -128 с.

171. Sun S. Formation mechanism and mechanical properties of titanium-doped NbC reinforced Ni-based composite coatings / S. Sun, H. Fu, X. Ping, [et al.] // Applied Surface Science. - 2019. - Vol. 476. - P. 914-927.

172. Kan W. H. A study on novel AISI 304 stainless steel matrix composites reinforced with (Nb0,75, Ti0,25)C / W. H. Kan [et al.] // Wear. - 2018. - Vol. 398. - P. 220226.

173. Воробьев Ю.П. Карбиды в сталях / Ю.П. Воробьев // Известия Челябинского научного центра. - 2004. - №4. - С. 34-60.

174. Zhao C., Microstructure and wear resistance of (Nb, Ti) C carbide reinforced Fe matrix coating with different Ti contents and interfacial properties of (Nb, Ti) C/a-Fe / C. Zhao, X. Xing, J. Guo, [et al.] // Applied Surface Science. - 2019. - Vol. 494. - P. 600-609.

175. Физическое металловедение: В 3 томах. Том 2. Фазовые превращения в металлах и сплавах и сплавы с особыми физическими свойствами / Под ред. Р. У. Кана, П. Хаазена ; Пер. с англ, под ред. О. В. Абрамова, А. В. Серебрякова. - Москва : Металлургия. - 1987. - 621 с.

176. X. H. Wang, Effect of molybdenum on the microstructure and wear resistance of Fe-based hardfacing coatings / X. H. Wang, F. Han, X. M. Liu, [et al.] // Materials Science and Engineering: A. - 2008. - Vol. 489. - №. 1-2. - P. 193-200.

177. Хмелев В. Н. Источники ультразвукового воздействия. Особенности построения и конструкции : монография / В. Н. Хмелев [и др.] ; М-во образования Рос. Федерации. - Бийск : БТИ АлтГТУ - 2013. - 195 с.

178. Клубович, В. В. Ультразвук в технологии производства композиционных кабелей / В. В. Клубович, В. В. Рубаник, Ю. В. Царенко. - Минск : Беларус. навука. - 2012. - 294 с.

179. Хмелев, В. Н. Полуволновые пьезоэлектрические ультразвуковые колебательные системы / В. Н. Хмелев, С. Н. Цыганок, Р. В. Барсуков, [и др.] // Техническая акустика. - 2005. - Т. 5. - №. 5. - С. 318-330.

180. Носков Н. С. Расчет концентраторов ультразвуковых колебаний / Н. С. Носков, А. С. Звездкин, А. Д. Яковлев // Вестник машиностроения. - 1969. - № 10.

- С. 57-59.

181. Барсуков Р. В., Хмелев В. Н., Цыганок С. Н. Ультразвуковая колебательная система. Патент на изобретение RU 2141386, 15.12.1997. Заявка № 97120873/28 от 15.12.1997

182. Путинцев В. Ю. Влияние режимов термической обработки на коэффициент акустических потерь в материале ультразвукового инструмента / В. Ю. Путин-цев, А. А.Новиков, Негров Д. А, [и др.] // Омский научный вестник. - 2017. - №. 2 (152). - С. 28-32.

183. Jiang X., Determining the optimal pre-tightening force of a sandwich transducer by measuring resonance resistance / X. Jiang, K. Wang, D. Zhang // Applied Acoustics. - 2017. - Vol. 118. - P. 8-14.

184. Антонов А. А. Исследование процесса аргонодуговой наплавки плавящимся электродом с подачей присадочной проволоки / А. А. Антонов, А. А. Артемьев, Г. Н. Соколов, [и др.] // Известия Волгоградского государственного технического. - 2016. - № 2 (181). - С. 132-135.

185. Биргер И. А, Прочность, устойчивость, колебания: справочник. Том 3. / Под ред. И. А Биргера, Я. Г. Пановко, Москва: Машиностроение . - 1968. - 567 с.

186. Бергман Л. Ультразвук и его применение в технике. / Л. Бергман Москва : Иностранная литература. - 1957. - 342 с

187. Клубович В. В. Ультразвук в процессах самораспространяющегося высокотемпературного синтеза: монография / В. В. Клубович, М. М. Кулак, Б. Б. Хина.

- Минск : БНТУ. - 2006. - 279 с.

ПРИЛОЖЕНИЯ

ультразвуковыми колебаниями

Патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический

„ ,„ ГТ1Л /ПТ г.

университет" (ВолгГТУ) (Яи)

Срок действия исключительного права

1РЖШМЖШ «ДШРАЩШШ

Ш ЕВ В ш В

ПА ПОЛЕЗНУЮ МОДЕЛЬ

№ 204258

Устройство для обработки расплава сварочной ванны

Прияткин Дмитрий Вячеславович (RU)* Артемьев

(RU), Лысак Владимир Ильич

Заявка №2021106830

Приоритет полезной модели 16 марта 2021 г.

Дата государственной регистрации

в Государственном реестре полезных

моделей Российской Федерации 17 мая 2021 Г.

на полезную модель истекает 16 марта 2031 Г.

Руководитель

Г. П. Иеяиев

УТВЕРЖДАЮ

Директор ыш щшо-производственный цййтрКрук КК»

[анов П.Г.

АКТ

хр.

о производственном опробова)

от «02» июня 2023 г.

Настоящим актом подтверждается, что на производственной базе ООО «ППЦ Крук КК» в период с 11.04.2023 г. по 01.06.2023 г. рабочей группой Волгоградского государственного технического университета (ВолгГТУ) при непосредственном участии ассистента кафедры сварочного производства Прияткина Д.В. было проведено опробование износостойкого наплавленного металла типа «280Х14Н6Г6МЗТ2Б2», полученного методом электродуговой наплавки порошковой проволокой (ПП-Нп-280X14Н6Г6МЗТ2Б2).

Целью работы являлось увеличение срока службы лопаток рабочего колеса дымососа ДН-10Х за счет наплавки на его рабочие поверхности износостойкого сплава 280Х14Н6Г6МЗТ2Б2.

В сравнении с применением штатных стальных лопаток, рабочая поверхность которых выполнена с износостойким покрытием (наплавка покрытыми электродами Т-590 «Э-320Х25С2ГР»), зафиксировано увеличение межремонтного интервала в 1,2-1,5 раза.

Суммарный ожидаемый экономический эффект за счет применения разработки в условиях ремонтного производства лопаток рабочего колеса дымососа составит около 250 000 руб. в год.

Настоящий акт не является основанием для востребования с ООО «ППЦ Крук КК» премиального фонда.

Зав. кафедрой сварочного производства: акад. РАН Лысак В.И.

Исполнители:

доцент Артемьев А.А.

От ВолгГТУ

ассистент Прияткин Д.В.

аспирант Фастов С.А.