16 декабря 2009г. в 10:00 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.182.01 при Інституті електрозварювання ім. Є.О.Патона НАН України   за адресою: Україна, 03680, м. Київ, вул. Боженка, 11.

Аннотация

Яровицын А.В. Микроплазменная порошковая наплавка жаропрочных никелевых сплавов с содержанием γ-фазы 45-65 %. – Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.03.06 «Сварка и родственные процессы и технологии». Институт электросварки им. Е.О.Патона НАН Украины, Киев, 2009.

Диссертация посвящена исследованию  энергетических, тепловых и  технологических особенностей  микроплазменной порошковой наплавки с целью разработки промышленной технологии для ремонта лопаток жаропрочных никелевых сплавов.

Обоснованы требования к сварочному источнику тепла для микроплазменной порошковой наплавки. Показано, что сочетание низких  удельных тепловложений 100-650 Вт, низкой плотности тепловой энергии в эквивалентном пятне нагрева 150-1500 Вт/см2 и малых скоростей перемещения микроплазменной дуги обеспечивает медленное охлаждение основного металла в температурных интервалах хрупкости  со скоростями до  3-10 ?С/с. В этом случае темп нарастания деформаций не превышает критических значений и возникновение горячих трещин в наиболее опасной зоне основного металла маловероятно.

Исследована стабильность горения микроплазменной дуги при силе тока  2-35 А с порционным вводом в столб дуги  порошка  в зависимости от степени сжатия дуги соплами плазмотрона. Установлено, что дестабилизация горения     микроплазменной   дуги   на   токах   менее    22-25   А   обусловлена воздействием на дугу дозирующими импульсами транспортирующего газа, движущимися в проточной газопорошковой системе со скоростью до 60 м/с. Для условий стабильного горения микроплазменной дуги экспериментально установлено соотношение скорости перемещения дозирующего импульса транспортирующего газа 5-15 м/с и удельного расхода вводимого плазмообразующего газа 2-4 м/с.

На основании экспериментальных данных калориметрирования 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 дуги за счет изменения диаметров каналов сопел плазмотрона  и вида защитного газа (Ar или смесь 90%Ar+10%H2); сосредоточенный ввод порошка. При микроплазменной порошковой наплавке плотность тепловой энергии в эквивалентном пятне нагрева составляет 250-100 Вт/см2, что  в 3-8 раз меньше по сравнению с дугой для малоамперного  ТIG-процесса. Такие тепловые  характеристики микроплазменной дуги обеспечивают более плавное охлаждение металла и в сочетании со скоростями ее перемещения ~ 1 м/ч эффективно ограничивают  темп нарастания деформаций.

Установлено, что при микроплазменной порошковой наплавке жаропрочных никелевых сплавов содержание кислорода в наплавленном металле изменяется в пределах  0,0068-0,022 %, содержание азота – 0,0026-0,008 %. Экспериментально доказана необходимость и эффективность ограничения  содержания кислорода в наплавленном 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 кислорода, 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.

Для управления формой и размерами валика при наплавке на узкую подложку предложено синхронно изменять сварочный ток и количество подающегося в дугу порошка. Это позволяет при глубине повреждений на кромках лопаток до 3,5-4 мм однослойной наплавкой валика  высотой 4-5 мм устранять образование трещин повторного нагрева, обусловленных высокой релаксационной стойкостью жаропрочных никелевых сплавов.

Разработана технология ремонта торцов бандажных полок рабочих лопаток из жаропрочного никелевого сплава ЖС32-ВИ авиационного двигателя Д18Т, базирующаяся на применении однослойной наплавки при силе тока 8-20 А с присадочным порошком из сплава  ЖС32. Показана принципиальная возможность ремонта микроплазменной порошковой наплавкой поликристаллических  лопаток с применением как идентичных  по химическому составу с основным металлом присадочных материалов для сплава ЖС6У-ВИ, так и менее жаропрочных присадочных материалов с заданным уровнем свойств  для сплавов ЖС6К-ВИ и ЧС70-ВИ.