Порівняння особливостей металургійної взаємодії при застосуванні різних способів дугового і плазмового наплавлення сталевого дроту на титан

Автор(и)

  • Володимир Миколайович Коржик Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона Національної академії наук України, Україна https://orcid.org/0000-0001-9106-8593
  • Vladyslav Khaskin Guangdong Welding Institute (E.O. Paton Chinese-Ukrainian Institute of Welding), Китай https://orcid.org/0000-0003-3072-6761
  • Андрій Андрійович Гринюк Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона Національної академії наук України, Україна https://orcid.org/0000-0002-6088-7980
  • Oleg Ganushchak Guangdong Welding Institute (E.O. Paton Chinese-Ukrainian Institute of Welding), Китай https://orcid.org/0000-0003-4392-6682
  • Святослав Ігорович Пелешенко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0001-6828-2110
  • Оксана Володимирівна Конорева Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона Національної академії наук України, Україна https://orcid.org/0000-0002-1597-6968
  • Олексій Іванович Дем’янов Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона Національної академії наук України, Україна https://orcid.org/0000-0001-7184-3839
  • Володимир Олександрович Щерецький Фізико-технологічний інститут металів та сплавів Національної академії наук України, Україна https://orcid.org/0000-0002-8561-4444
  • Наталія Михайлівна Фіалко Інститут технічної теплофізики НАН України, Україна https://orcid.org/0000-0003-0116-7673

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.238634

Ключові слова:

біметал «сталь-титан», інтерметалідні фази, формування валиків, зона сплавлення

Анотація

Досліджувалися закономірності міжфазної взаємодії, особливості утворення інтерметалідних фаз (ІМФ) і дефектів при наплавленні сталі на титан чотирма способами: Р-MAG, СМТ, плазмове наплавлення непрямою дугою зі струмопровідним дротом і PAW. Встановлено загальну тенденцію появи ІМФ при наплавленні сталі на титан усіма розглянутими методами. Визначено, що спосіб плазмового наплавлення непрямою дугою зі струмопровідним дротом найменш критичний до утворення ІМФ. Він дозволяє отримувати інтерметалідний прошарок мінімальної товщини (25...54 мкм) в поєднанні з найкращою якістю формування валиків наплавленого металу. Подальша мінімізація розміру цього прошарку ускладнюється критичним зниженням тепловкладання в метал, яке призводить до здатності металу, що наплавляють, збиратися в окремі краплі. У перехідній зоні наплавки сталі на титан зафіксовано утворення ІМФ TiFe2, TiFe і фази α-Fe, збагаченої титаном в різному процентному складі для різних способів і режимів наплавлення. Дослідження показали можливість утворення окрім фаз TiFe2 і TiFe фази Ti2Fe при малому тепловкладанні. Спосіб плазмового наплавлення непрямою дугою зі струмопровідним дротом дозволяє мінімізувати тепловий вплив на основний метал. При його застосуванні на межі переходу наплавленого сталевого шару на титан фазовий склад і структура шарів в окремих випадках наближаються до складу та структури перехідної зони вихідного біметалічного листа «титан-сталь» отриманого прокаткою. Утворюється прошарок товщиною до 5 мкм з β-фази з концентрацією заліза 44.65 % мас. та інтерметаллідний прошарок товщиною до 0.2...0.4 мкм, близький за складом до фази TiFe. Наступним етапом мінімізації утворення ІМФ може бути введення бар'єрного шару між титаном і сталлю

Біографії авторів

Володимир Миколайович Коржик, Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона Національної академії наук України

Доктор технічних наук, член-кореспондент Національної академії наук України, керівник департаменту

Департамент електротермічних процесів обробки матеріалів

Vladyslav Khaskin, Guangdong Welding Institute (E.O. Paton Chinese-Ukrainian Institute of Welding)

Doctor of Technical Sciences, Leading Researcher

Андрій Андрійович Гринюк, Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона Національної академії наук України

Кандидат технічних наук, науковий співробітник

Відділ електротермічних процесів обробки матеріалів

Oleg Ganushchak, Guangdong Welding Institute (E.O. Paton Chinese-Ukrainian Institute of Welding)

Head of Department

Department of Innovative Technologies

Святослав Ігорович Пелешенко, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Аспірант

Кафедра зварювального виробництва

Оксана Володимирівна Конорева, Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона Національної академії наук України

Кандидат фізико-математичних наук, старший науковий співробітник

Департамент електротермічних процесів обробки матеріалів

Олексій Іванович Дем’янов, Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона Національної академії наук України

Кандидат технічних наук, заступник керівника департаменту

Департамент електротермічних процесів обробки матеріалів

Володимир Олександрович Щерецький, Фізико-технологічний інститут металів та сплавів Національної академії наук України

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Департамент композиційних матеріалів

Наталія Михайлівна Фіалко, Інститут технічної теплофізики НАН України

Доктор технічних наук, професор, член-кореспондент НАН України

Відділ теплофізики енергоефективних теплотехнологій

Посилання

  1. Nakamura, S., Homma, K. (2000). Durability of Titanium-Clad Steel Plates used as an Anti-Corrosion System. Structural Engineering International, 10 (4), 262–265. doi: https://doi.org/10.2749/101686600780481338
  2. Su, H., Luo, X., Chai, F., Shen, J., Sun, X., Lu, F. (2015). Manufacturing Technology and Application Trends of Titanium Clad Steel Plates. Journal of Iron and Steel Research International, 22 (11), 977–982. doi: https://doi.org/10.1016/s1006-706x(15)30099-6
  3. Abdul Karim, M., Park, Y.-D. (2020). A Review on Welding of Dissimilar Metals in Car Body Manufacturing. Journal of Welding and Joining, 38 (1), 8–23. doi: https://doi.org/10.5781/jwj.2020.38.1.1
  4. Tomashchuk, I., Sallamand, P. (2018). Metallurgical Strategies for the Joining of Titanium Alloys with Steels. Advanced Engineering Materials, 20 (6), 1700764. doi: https://doi.org/10.1002/adem.201700764
  5. Rabkin, D. M., Ryabov, V. R., Gurevich, S. M. (1975). Svarka raznorodnyh metallov. Moscow: Tekhnika, 208.
  6. Diagramma sostoyaniya sistemy zhelezo – titan (Fe-Ti). Available at: https://markmet.ru/diagrammy-splavov/diagramma-sostoyaniya-sistemy-zhelezo-%E2%80%93-titan-fe-ti
  7. Murray, J. L. (1981). The Fe−Ti (Iron-Titanium) system. Bulletin of Alloy Phase Diagrams, 2 (3), 320–334. doi: https://doi.org/10.1007/bf02868286
  8. Bo, H., Wang, J., Duarte, L., Leinenbach, C., Liu, L., Liu, H., Jin, Z. (2012). Thermodynamic re-assessment of Fe–Ti binary system. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 22 (9), 2204–2211. doi: https://doi.org/10.1016/s1003-6326(11)61450-7
  9. Mannucci, A., Tomashchuk, I., Mathieu, A., Bolot, R., Cicala, E., Lafaye, S., Roudeix, C. (2020). Use of pure vanadium and niobium/copper inserts for laser welding of titanium to stainless steel. Journal of Advanced Joining Processes, 1, 100022. doi: https://doi.org/10.1016/j.jajp.2020.100022
  10. Pardal, G., Ganguly, S., Williams, S., Vaja, J. (2016). Dissimilar metal joining of stainless steel and titanium using copper as transition metal. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 86 (5-8), 1139–1150. doi: https://doi.org/10.1007/s00170-015-8110-2
  11. Kirik, I. (2016). Weldability of Ti6Al4V to AISI 2205 with a nickel interlayer using friction welding. Materiali in Tehnologije, 50 (3), 353–356. doi: https://doi.org/10.17222/mit.2015.039
  12. Peleshenko, S., Korzhyk, V., Voitenko, O., Khaskin, V., Tkachuk, V. (2017). Analysis of the current state of additive welding technologies for manufacturing volume metallic products (review). Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (1 (87)), 42–52. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.99666
  13. Arora, H., Singh, R., Brar, G. S. (2019). Thermal and structural modelling of arc welding processes: A literature review. Measurement and Control, 52 (7-8), 955–969. doi: https://doi.org/10.1177/0020294019857747
  14. Selvi, S., Vishvaksenan, A., Rajasekar, E. (2018). Cold metal transfer (CMT) technology - An overview. Defence Technology, 14 (1), 28–44. doi: https://doi.org/10.1016/j.dt.2017.08.002
  15. Zhang, Q. L., Fan, C. L., Lin, S. B., Yang, C. L. (2014). Novel soft variable polarity plasma arc and its influence on keyhole in horizontal welding of aluminium alloys. Science and Technology of Welding and Joining, 19 (6), 493–499. doi: https://doi.org/10.1179/1362171814y.0000000215
  16. Sydorets, V., Korzhyk, V., Khaskin, V., Babych, O., Berdnikova, O. (2017). On the Thermal and Electrical Characteristics of the Hybrid Plasma-MIG Welding Process. Materials Science Forum, 906, 63–71. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.906.63

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-08-26

Як цитувати

Коржик, В. М., Khaskin, V., Гринюк, А. А., Ganushchak, O., Пелешенко, С. І., Конорева, О. В., Дем’янов, О. І., Щерецький, В. О., & Фіалко, Н. М. (2021). Порівняння особливостей металургійної взаємодії при застосуванні різних способів дугового і плазмового наплавлення сталевого дроту на титан. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(12(112), 6–17. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.238634

Номер

Том 4 № 12(112) (2021): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Volodymyr Korzhyk, Vladyslav Khaskin, Andrii Grynyuk, Oleg Ganushchak, Sviatoslav Peleshenko, Oksana Konoreva, Oleksii Demianov, Volodymyr Shcheretskiy, Nataliia Fialko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.