Influence of Structural Parameters of Low-Carbon Steel on Electric Arc Burning
Loading...
Date
2017
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро
Abstract
EN: Purpose. The article is aimed to evaluate the influence of structural parameters of low-carbon steel on arcing process.Methodology. The values of the micro- and substructure characteristics of the electrode wire metal were changed by varying the parameters of heat treatment and cold deformation by drawing. The degree of plastic deformation was obtained by drawing blanks from different initial diameter to final dimension of 1 mm. The thermal treatment was carried out in electric chamber furnace of the SNOL-1,6.2,5.1/11-IZ type. The temperature was measured by chromel-alumel thermocouple and the electromotive force was determined using the DC potentiometer. In order to obtain the substructure of different dispersion degree the steel (after quenching from temperatures and tempering at 650°C for 1 hour) was subjected to cold drawing to reduction 17 – 80%. To form structure with different ferrite grain size the steel after drawing was annealed at 680°C for 1 hour. The microstructure was examined under a light and electron transmission microscope UEMV-100K at the accelerating voltage 100 kV. The grain and subgrain sizes were evaluated using the methodologies of quantitative metallography. A welding converter of the PSG-500 type was used to study the arc welding process of direct and reverse polarities. Findings. The experimentally detected value of the welding current, which depends on the degree of deformation during wire drawing, under conditions of stable arc burning of direct polarity is about an order of magnitude lower than the calculated value. Similar difference was found for the arc of reverse polarity: the experimental value of the welding current is 5...6 times less than the calculated value. Dependence analysis shows that, regardless of the polarity of the welding arc, a good enough agreement between the calculated and experimental values of the welding current is limited to deformations of 60%. For deformation degrees of more than 60%, the differences are explained by qualitative changes in the dislocation cell structure. Originality. In the conditions of stable arcing of different polarity for the electrode of low-carbon steel, an extreme dependence of welding current on the degree of cold plastic deformation was observed. Practical value. Influence of ferrite grain size of electrode wire on the value of welding current is much greater than that from substructure presence.
UK: Мета. В статті передбачається зробити оцінку впливу структурних параметрів низьковуглецевої сталі на процес горіння електричної дуги. Методика. Значення мікро- і субструктурних характеристик металу електродного дроту змінювали, варіюючи параметрами термічної обробки та холодної деформації волочінням. Ступінь пластичної деформації отримували волочінням заготовок різного вихідного діаметра на кінцевий розмір 1 мм. Термічну обробку здійснювали в електричній камерній печі типу СНОЛ-1,6.2,5.1/11-З. Температуру вимірювали термопарою хромель-алюмель із визначенням електрорушійної сили за потенціометром постійного струму. Для отримання субструктури різної дисперсності сталь (після загартування й відпускання температури до 650 °С протягом 1 години) піддавали холодному волочінню на обтиск до 17–80 %. Для формування структури з різним розміром зерна фериту сталь після волочіння піддавалася відпалу при 680 С протягом 1 години. Мікроструктуру досліджували під світловим електронним просвітчастим мікроскопом УЕМВ-100К при прискорюючій напрузі 100 кВ. Розмір зерна і субзерна оцінювали з використанням методик кількісної металографії. Для досліджень процесу горіння зварювальної дуги прямої та зворотної полярностей використовували зварювальний перетворювач типу ПСГ-500. Результати. Експериментально виявлене значення зварювального струму, що залежить від ступеня деформації при волочінні дроту, в умовах стабільного горіння дуги прямої полярності приблизно на порядок нижче розрахункової величини. Аналогічну відмінність виявлено й для дуги зворотної полярності: експериментальна величина зварювального струму менше розрахункової у 5–6 разів. Аналіз залежностей свідчить, що незалежно від полярності зварювальної дуги, досить гарний збіг між розрахунковими та експериментальними значеннями зварювального струму обмежується деформаціями до 60 %. Для ступенів деформації більше 60 % відмінності пояснюються якісними змінами в дислокаційній комірчастій структурі. Наукова новизна. В умовах стабільного горіння дуги різної полярності для електрода з низьковуглецевої сталі виявлена екстремальна залежність зварювального струму від ступеня холодної пластичної деформації. Практична значимість. Вплив розміру Мета. В статті передбачається зробити оцінку впливу структурних параметрів низьковуглецевої сталі на процес горіння електричної дуги. Методика. Значення мікро- і субструктурних характеристик металу електродного дроту змінювали, варіюючи параметрами термічної обробки та холодної деформації волочінням. Ступінь пластичної деформації отримували волочінням заготовок різного вихідного діаметра на кінцевий розмір 1 мм. Термічну обробку здійснювали в електричній камерній печі типу СНОЛ-1,6.2,5.1/11-З. Температуру вимірювали термопарою хромель-алюмель із визначенням електрорушійної сили за потенціометром постійного струму. Для отримання субструктури різної дисперсності сталь (після загартування й відпускання температури до 650 °С протягом 1 години) піддавали холодному волочінню на обтиск до 17–80 %. Для формування структури з різним розміром зерна фериту сталь після волочіння піддавалася відпалу при 680 С протягом 1 години. Мікроструктуру досліджували під світловим електронним просвітчастим мікроскопом УЕМВ-100К при прискорюючій напрузі 100 кВ. Розмір зерна і субзерна оцінювали з використанням методик кількісної металографії. Для досліджень процесу горіння зварювальної дуги прямої та зворотної полярностей використовували зварювальний перетворювач типу ПСГ-500. Результати. Експериментально виявлене значення зварювального струму, що залежить від ступеня деформації при волочінні дроту, в умовах стабільного горіння дуги прямої полярності приблизно на порядок нижче розрахункової величини. Аналогічну відмінність виявлено й для дуги зворотної полярності: експериментальна величина зварювального струму менше розрахункової у 5–6 разів. Аналіз залежностей свідчить, що незалежно від полярності зварювальної дуги, досить гарний збіг між розрахунковими та експериментальними значеннями зварювального струму обмежується деформаціями до 60 %. Для ступенів деформації більше 60 % відмінності пояснюються якісними змінами в дислокаційній комірчастій структурі. Наукова новизна. В умовах стабільного горіння дуги різної полярності для електрода з низьковуглецевої сталі виявлена екстремальна залежність зварювального струму від ступеня холодної пластичної деформації. Практична значимість. Вплив розміру зерна фериту електродного дроту на величину зварювального струму значно перевищує ефект від присутності субструктури.
RU: Цель. Оценка влияния структурных параметров низкоуглеродистой стали на процесс горения электрической дуги. Методика. Значения микро- и субструктурных характеристик металла электродной проволоки изменяли, варьируя параметрами термической обработки и холодной деформации волочением. Степень пластической деформации получали волочением заготовок от разного исходного диаметра на конечный размер 1 мм. Термическую обработку осуществляли в электрической камерной печи типа СНОЛ-1,6.2,5.1/11-ИЗ. Для исследований процесса горения сварочной дуги прямой и обратной полярности использовали сварочный преобразователь типа ПСГ-500. Микроструктуру исследовали под световым и электронным просвечивающим микроскопом УЭМВ-100К. Результаты. Экспериментально обнаруженное значение сварочного тока, от степени деформации при волочении проволоки, в условиях стабильного горения дуги прямой полярности, примерно на порядок ниже расчетной величины. Аналогичное различие обнаружено и для дуги обратной полярности: экспериментальная величина сварочного тока меньше расчетной в 5…6 раз. Анализ зависимостей свидетельствует, что независимо от полярности сварочной дуги, достаточно хорошее совпадение между расчетными и экспериментальными значениями сварочного тока ограничивается деформациями 60 %. Для степеней деформации более 60 % различия объясняются качественными изменениями в дислокационной ячеистой структуре. Научная новизна. В условиях стабильного горения дуги различной полярности для электрода из низкоуглеродистой стали обнаружена экстремальная зависимость сварочного тока от степени холодной пластической деформации. Практическая значимость. Влияние размера зерна феррита электродной проволоки на величину сварочного тока значительно превышает эффект от присутствия субструктуры.
UK: Мета. В статті передбачається зробити оцінку впливу структурних параметрів низьковуглецевої сталі на процес горіння електричної дуги. Методика. Значення мікро- і субструктурних характеристик металу електродного дроту змінювали, варіюючи параметрами термічної обробки та холодної деформації волочінням. Ступінь пластичної деформації отримували волочінням заготовок різного вихідного діаметра на кінцевий розмір 1 мм. Термічну обробку здійснювали в електричній камерній печі типу СНОЛ-1,6.2,5.1/11-З. Температуру вимірювали термопарою хромель-алюмель із визначенням електрорушійної сили за потенціометром постійного струму. Для отримання субструктури різної дисперсності сталь (після загартування й відпускання температури до 650 °С протягом 1 години) піддавали холодному волочінню на обтиск до 17–80 %. Для формування структури з різним розміром зерна фериту сталь після волочіння піддавалася відпалу при 680 С протягом 1 години. Мікроструктуру досліджували під світловим електронним просвітчастим мікроскопом УЕМВ-100К при прискорюючій напрузі 100 кВ. Розмір зерна і субзерна оцінювали з використанням методик кількісної металографії. Для досліджень процесу горіння зварювальної дуги прямої та зворотної полярностей використовували зварювальний перетворювач типу ПСГ-500. Результати. Експериментально виявлене значення зварювального струму, що залежить від ступеня деформації при волочінні дроту, в умовах стабільного горіння дуги прямої полярності приблизно на порядок нижче розрахункової величини. Аналогічну відмінність виявлено й для дуги зворотної полярності: експериментальна величина зварювального струму менше розрахункової у 5–6 разів. Аналіз залежностей свідчить, що незалежно від полярності зварювальної дуги, досить гарний збіг між розрахунковими та експериментальними значеннями зварювального струму обмежується деформаціями до 60 %. Для ступенів деформації більше 60 % відмінності пояснюються якісними змінами в дислокаційній комірчастій структурі. Наукова новизна. В умовах стабільного горіння дуги різної полярності для електрода з низьковуглецевої сталі виявлена екстремальна залежність зварювального струму від ступеня холодної пластичної деформації. Практична значимість. Вплив розміру Мета. В статті передбачається зробити оцінку впливу структурних параметрів низьковуглецевої сталі на процес горіння електричної дуги. Методика. Значення мікро- і субструктурних характеристик металу електродного дроту змінювали, варіюючи параметрами термічної обробки та холодної деформації волочінням. Ступінь пластичної деформації отримували волочінням заготовок різного вихідного діаметра на кінцевий розмір 1 мм. Термічну обробку здійснювали в електричній камерній печі типу СНОЛ-1,6.2,5.1/11-З. Температуру вимірювали термопарою хромель-алюмель із визначенням електрорушійної сили за потенціометром постійного струму. Для отримання субструктури різної дисперсності сталь (після загартування й відпускання температури до 650 °С протягом 1 години) піддавали холодному волочінню на обтиск до 17–80 %. Для формування структури з різним розміром зерна фериту сталь після волочіння піддавалася відпалу при 680 С протягом 1 години. Мікроструктуру досліджували під світловим електронним просвітчастим мікроскопом УЕМВ-100К при прискорюючій напрузі 100 кВ. Розмір зерна і субзерна оцінювали з використанням методик кількісної металографії. Для досліджень процесу горіння зварювальної дуги прямої та зворотної полярностей використовували зварювальний перетворювач типу ПСГ-500. Результати. Експериментально виявлене значення зварювального струму, що залежить від ступеня деформації при волочінні дроту, в умовах стабільного горіння дуги прямої полярності приблизно на порядок нижче розрахункової величини. Аналогічну відмінність виявлено й для дуги зворотної полярності: експериментальна величина зварювального струму менше розрахункової у 5–6 разів. Аналіз залежностей свідчить, що незалежно від полярності зварювальної дуги, досить гарний збіг між розрахунковими та експериментальними значеннями зварювального струму обмежується деформаціями до 60 %. Для ступенів деформації більше 60 % відмінності пояснюються якісними змінами в дислокаційній комірчастій структурі. Наукова новизна. В умовах стабільного горіння дуги різної полярності для електрода з низьковуглецевої сталі виявлена екстремальна залежність зварювального струму від ступеня холодної пластичної деформації. Практична значимість. Вплив розміру зерна фериту електродного дроту на величину зварювального струму значно перевищує ефект від присутності субструктури.
RU: Цель. Оценка влияния структурных параметров низкоуглеродистой стали на процесс горения электрической дуги. Методика. Значения микро- и субструктурных характеристик металла электродной проволоки изменяли, варьируя параметрами термической обработки и холодной деформации волочением. Степень пластической деформации получали волочением заготовок от разного исходного диаметра на конечный размер 1 мм. Термическую обработку осуществляли в электрической камерной печи типа СНОЛ-1,6.2,5.1/11-ИЗ. Для исследований процесса горения сварочной дуги прямой и обратной полярности использовали сварочный преобразователь типа ПСГ-500. Микроструктуру исследовали под световым и электронным просвечивающим микроскопом УЭМВ-100К. Результаты. Экспериментально обнаруженное значение сварочного тока, от степени деформации при волочении проволоки, в условиях стабильного горения дуги прямой полярности, примерно на порядок ниже расчетной величины. Аналогичное различие обнаружено и для дуги обратной полярности: экспериментальная величина сварочного тока меньше расчетной в 5…6 раз. Анализ зависимостей свидетельствует, что независимо от полярности сварочной дуги, достаточно хорошее совпадение между расчетными и экспериментальными значениями сварочного тока ограничивается деформациями 60 %. Для степеней деформации более 60 % различия объясняются качественными изменениями в дислокационной ячеистой структуре. Научная новизна. В условиях стабильного горения дуги различной полярности для электрода из низкоуглеродистой стали обнаружена экстремальная зависимость сварочного тока от степени холодной пластической деформации. Практическая значимость. Влияние размера зерна феррита электродной проволоки на величину сварочного тока значительно превышает эффект от присутствия субструктуры.
Description
I. Vakulenko: ORCID 0000-0002-7353-1916; S. Plitchenko: ORCID 0000-0002-0613-2544; N. Murashova: ORCID 0000-0003-2758-0749
Keywords
structure, welding electric current, polarity, welding arc stability, cold plastic deformation, cell, ferrite, структура, зварювальний електричний струм, полярність, стабільність зварювальної дуги, холодна пластична деформація, комірка, ферит, сварочный электрический ток, полярность, стабильность сварочной дуги, холодная пластическая деформация, ячейка, феррит, КПММ, ПКТБ
Citation
Vakulenko, I. Influence of Structural Parameters of Low-Carbon Steel on Electric Arc Burning / I. Vakulenko, S. Plitchenko, N. Murashova // Наука та прогрес транспорту. – 2017. – № 5 (71). – С. 71–78. – doi: 10.15802/stp2017/110134.