Підвищення ефективності виготовлення і якості біметалевих матеріалів комбінованими лазерно-ливарними процесами

Автор(и)

  • Сергій Сергійович Салій
  • Михайло Сергійович Блощицин КПІ ім. Ігоря Сікорського, Україна
  • Леонід Федорович Головко КПІ ім. Ігоря Сікорського, Україна
  • Віктор Васильович Романенко КПІ ім. Ігоря Сікорського, Україна

DOI:

https://doi.org/10.20535/2409-7160.2020.XXI.216096

Ключові слова:

біметал, комбінований процес, розплав, нікелевий сплав, математичне моделювання, металургійний зв’язок, мікроструктура, розподіл елементів, фазовий склад

Анотація

У даному дослідженні нікелевий сплав марки ХН60ВТ+Мо та сталь Ст3 були з’єднанні за допомогою комбінованого лазерно-ливарного процесу. На першому етапі на поверхні функціонального нікелевого сплаву за допомогою сфокусованого лазерного променю здійснювалось формування регулярного макрорельєфу наперед визначеними геометричними формою та розмірами. Далі заформовували у піщану форму зразки та заливали перегрітий розплав другого компоненту біметалу зі сторони нанесених регулярних макроструктур. Вплив температури заливання та нанесеного регулярного макрорельєфу на перехідну зону з’єднання оцінювали за допомогою світлової та скануючої(растрової) мікроскопії, методів енергодисперсійної ренгенівської спектроскопії (EDS), рентгеноструктурного фазового аналізу та тестів на мікротвердість. Перед проведенням експерименту було проведено моделювання температурного поля у двофазовому середовищі в процесі сплавлення біметалу. Результати показують, що за рахунок зміни форми виступів регулярної топографії на поверхні функціонального шару можна керувати тепловідводом в зоні сплавлення. Внаслідок такого локального підвищення температури в зоні сплавляння утворюється надійне з’єднання складових. Встановлено, що вирішальну роль на формування високоякісної структури біметалу з плавним градієнтом властивостей відіграють оптимальні значення висоти виступів і величини кроку між ними, які в даному випадку становлять 0,5 мм і 1,5 мм відповідно.

Посилання

  1. Okonkwo, P. C., Mohamed, A. M. A. Erosion-corrosion in oil and gas industry: a review. Int. J. Metall. Mater. Sci. Eng. 2014. Vol. 4, No. 3. C. 7–28.
  2. Tomarov, G. V, Shipkov, A. A. Erosion-corrosion of metals in multicomponent geothermal flows. Thermal engineering. 2006. Vol. 53, No. 3. C. 188–194.
  3. Karlsdóttir, S. N., Hjaltason, S. M., Ragnarsdóttir, K. R. Corrosion behavior of materials in hydrogen sulfide abatement system at Hellisheiði geothermal power plant. Geothermics. 2017. Vol. 70. C. 222–229.
  4. Kosturek, R., Wachowski, M., Śnieżek, L., et al. The effects of the heat treatment on the microstructure of Inconel 625/steel bimetal joint obtained by explosive welding: MATEC Web of Conferences, EDP Sciences, 18. C. 1007.
  5. Lykhoshva, V., Savina, L. A., Savin, V. V, et al. The Application of the Hybrid Method the Powder-Laser-Casting Technology for Production of Porous Alloys Based on Aluminum: Journal of Metastable and Nanocrystalline Materials, Trans Tech Publ, 19. C. 11–15.
  6. Durejko, T., Ziętala, M., Polkowski, W., et al. Thin wall tubes with Fe3Al/SS316L graded structure obtained by using laser engineered net shaping technology. Materials & Design. 2014. Vol. 63. C. 766–774.
  7. Przyszlak, N., Wróbel, T. Self-hardening of X46Cr13 Steel Integrated with Base from Grey Cast Iron in Bimetallic System. Archives of Foundry Engineering. 2019.
  8. Kosturek, R., Wachowski, M., Śnieżek, L., et al. The influence of the post-weld heat treatment on the microstructure of inconel 625/carbon steel bimetal joint obtained by explosive welding. Metals. 2019. Vol. 9, No. 2. C. 246.
  9. Салій, С. С., Головко, Л. Ф., Романенко, В. В., et al. Комбінований лазерно-ливарний процес виготовлення
  10. біметалів. Mechanics and Advanced Technologies. 2020. Vol. 88, No. 1.
  11. Белый, А. И. Влияние основных технологических параметров плазменной наплавки на свойства композиционного наплавленного металла. Автоматическая сварка. 2010. No. 6. C. 30–32.
  12. Шаповалов, К. П., Белинский, В. А., Мерзляков, А. Е., et al. Электрошлаковая сварка крупногабаритной станины пресса. Автоматическая сварка. 2016.
  13. Шмидт, М., Курынцев, С. В. Получение биметаллических заготовок с помощью лазерной сварки проплавным швом. Автоматическая сварка. 2014. No. 4. C. 47–51.
  14. Походня, И. К., Шлепаков, В. Н., Максимов, С. Ю., et al. Исследования и разработки ИЭС им. ЕО Патона в области электродуговой сварки и наплавки порошковой проволокой (Обзор). Автоматическая сварка. 2010. No. 12. C. 34–42.
  15. Rigal, E., Burlet, H. Method for assembling by diffusion welding a martensite stainless steel and a copper alloy and resulting bimetal element / Google Patents, 2002.
  16. Chen, Y., Nakata, K. Friction stir lap welding of magnesium alloy and zinc-coated steel. Materials transactions. 2009. Vol. 50, No. 11. C. 2598–2603.
  17. Wróbel, T., Cholewa, M., Tenerowicz, S. Bimetallic layered castings alloy steel–carbon cast steel. Archives of Foundry Engineering. 2011. Vol. 11, No. 1. C. 105–107.
  18. Wolff, F., Viskanta, R. Solidification of a pure metal at a vertical wall in the presence of liquid superheat. International journal of heat and mass transfer. 1988. Vol. 31, No. 8. C. 1735–1744.
  19. Alexiades, V., Hannoun, N., Mai, T. Z. Tin melting: Effect of grid size and scheme on the numerical solution. Electronic Journal of Differential Equations (EJDE)[electronic only]. 2003. Vol. 2003. C. 55–69.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-10-09

Як цитувати

Салій, С. С., Блощицин, М. С., Головко, Л. Ф., & Романенко, В. В. (2020). Підвищення ефективності виготовлення і якості біметалевих матеріалів комбінованими лазерно-ливарними процесами. Матеріали науково-технічної конференції "Прогресивна техніка, технологія та інженерна освіта", (XXI). https://doi.org/10.20535/2409-7160.2020.XXI.216096

Номер

№ XXI (2020): Прогресивна техніка, технологія та інженерна освіта

Розділ

ПРОГРЕСИВНА ТЕХНІКА І ТЕХНОЛОГІЯ МАШИНОБУДУВАННЯ

Ліцензія

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з такими умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.

  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.