Розглянуто фізичну суть процесів зварювання на обладнанні різного призначення, зокрема, на багатоелектродних машинах. Узагальнено багаторічний досвід у галузі використання зварювального обладнання. Значну увагу приділено конструктивним особливостям та використанню зварювальної апаратури, питанням механізації та автоматизації контактного зварювання, наварювання та припікання, а також техніці безпеки.

Досліджено процеси виділення тепла у зоні сплавлення. Розроблено програмне забезпечення статистичної обробки даних. Удосконалено математичну модель та одержано залежності, які описують розподіл температур у зоні наплавлення.

Исследованы процессы выделения тепла в зоне сплавления. Разработано программное обеспечение статистической обработки данных. Усовершенствована математическая модель и получены зависимости, описывающие распределение температур в зоне наплавки.

The process of heat emition in a weld deposite zone have been researched. The software of statistical data processing has been developed. The mathematical modal has been update and dependences discripting temperature distribution in the overfusion zone

Досліджено процеси виділення тепла в зоні контакту. Запропоновано шляхи удосконалення технології зміцнення робочих поверхонь электроконтактним наплавленням. Проведено комп'ютерне моделювання та оптимізовані параметри процесу наплавлення.

Исследованы процессы выделения тепла в зоне контакта. Предложены пути совершенствования технологии упрочнения рабочих поверхностей электроконтактной наплавкой. Проведено компьютерное моделирование и оптимизированы параметры процесса наплавки.

The processes of heat liberation in the contact zone are investigated. The ways of the strain hardening working surfaces technology perfection by electrocontact overfusion are proposed. Computer simulation is carried out. The parameters of the overfusion process are optimized.

Выполнено моделирование поведения частиц при электроконтактной наплавке порошковым электродом, которая позволяет прогнозировать глубину внедрения частицы в материал изделия.

На підставі методу електроконтактного наварювання порошків (ЕКНП) розроблено технологію нанесення зносостійких покриттів з рівномірними властивостями по перерізу. Досліджено особливості ущільнення та нагрівання порошкового шару в процесі електроконтактного наварювання. Визначено причини нерівномірного розподілення фізико-механічних властивостей покрить по перерізу покриття, запропоновано схему ущільнення порошку. Розроблено електрод з фасоною контактною поверхнею. Розв'язано теплову задачу в процесі наварювання фасонним електродом. Доведено, що використання композиційних дифузійно-легованих порошків системи Fe - B - C у ході ЕКНП сприятливо впливає на процес спікання покриття в твердій фазі за рахунок локального нагрівання боридних оболонок, а виділення тепла підвищує швидкість дифузії та забезпечує схоплення поверхонь, які дотикаються і призводять до утворення дифузійно-легованого покриття з чарунковою структурою. Досліджено фізико-механічні властивості покриттів, одержаних наварюванням.

На підставі аналізу умов одержання зварного з'єднання з високими якісними характеристиками визначено шляхи оптимізації технологічних параметрів процесу, запропоновано нові методи підвищення якості наплавлення: управління за необхідним законом умовами розподілу зварювального струму шляхом уведення між основою та матеріалом, який наплавляється, ізоляційної прокладки, що руйнується в процесі нагрівання, а також управлінням у процесі циклу наплавлення формою вольтамперної характеристики (ВАХ) джерела живлення, з початком даного процесу на падаючій характеристиці та наступним переходом на жорстку. Розроблено математичну модель процесу нагрівання зони сплавлення за умов електро-контактного наплавлення (ЕКН), яка враховує теплофізичні властивості матеріалів, що зварюються, характер зміни опору протягом наплавлення, введення ізоляційного матеріалу, зміну ВАХ джерела живлення, що дає змогу оптимізувати технологічні параметри режиму наплавлення та одержати рівномірне проплавлення за всією площею контакту. Запропоновано автоматизовану систему керування кутом нахилу ВАХ джерела живлення в процесі циклу ЕКН, яка забезпечує автоматичну зміну характеристики залежно від швидкості зміни контактного опору протягом циклу наплавлення. Показано, що для формування шарів з високими градієнтами зміни властивостей необхідно заздалегідь синтезувати матеріал для наплавлення з аналогічним розподілом властивостей. Запропоновано технологічні прийоми виготовлення таких матеріалів і процеси, що дають змогу здійснювати їх якісне наплавлення на поверхню, яка зміцнюється.

Висвітлено теоретичні та експериментальні дослідження розвитку методів розрахунку, уточнення вихідних даних, рішення оптимізаційних задач і вдосконалення складу порошкової стрічки (ПС) для електроконтактного наплавлення деталей сільськогосподарських машин, покращення технологічних характеристик процесу її наплавлення. Розроблено склад сердечнику ПС, математичні моделі поетапного формування наплавленого композиційного шару. Запропоновано мікроконтролерну систему керування стабільністю електроконтактного наплавлення, оптимізовано його режими ПС.

По принципу эквивалентности нагружения адгезионной связи с помощью графического дифференцирования экспериментальной зависимости адгезионной прочности от толщины покрытия оценены остаточные напряжения в покрытии. Установлена функциональная связь между адгезионной прочностью, толщиной покрытия, критической деформацией основы и остаточными напряжениями, что позволяет выбирать параметры системы основа - покрытие при финишной обработке и эксплуатации.

Разработана и проверена экспериментально математическая модель, позволяющая анализировать процесс формирования физического контакта компактного материала с металлом детали при электроконтактной наплавке порошковыми лентами в зависимости от геометрии микрорельефа поверхности детали и механических свойств компактного материала.

Разработана математическая модель термонапряженного состояния износостойкого слоя при электроконтактной наплавке, построенная на основе метода полей линий скольжения, учитывающая двухмерный характер пластического формоизменения в сечениях термодеформационного очага и позволяющая спрогнозировать физико-механические свойства и характер формирования наплавляемого слоя. Изучено распределение температур в наплавляемом слое в термодеформационном очаге, что позволяет определять изменения механических свойств материала.

Предложен и аналитически исследован режим индукционного нагрева при постоянной удельной мощности. Определены основные параметры нагрева, обеспечивающие расчет индуктора. Предложенный режим индукционного нагрева является промежуточным между закалочным и сквозным нагревом и позволяет одновременно получить необходимые значения температуры на поверхности и на заданной глубине прогретого слоя цилиндрических деталей при нормализации их поверхностей, восстановленных электроконтактной наплавкой.

Поиск оптимизации структуры и свойств наплавленного металла деталей является актуальной задачей, решение которой позволяет повысить их эксплуатационные свойства и продлить рабочий ресурс. Данные исследований в этом направлении при использовании электроконтактной наплавки весьма ограничены. Установлено, что склонность наплавленного поверхностного слоя детали (наплавленный металл и ЗТВ) к микропластической деформации является важным фактором определения чувствительности металла к концентрации напряжений. Получена структура наплавленного металла, которая отличается низкой чувствительностью к концентрации напряжений. Показано, что повышение в структуре наплавленного слоя содержания цементита приводит к росту склонности к накоплению дислокаций в ходе микродеформаций, а наличие большого объема свободного феррита позволяет снизить интенсивность накопления дислокаций, уменьшая чувствительность наплавленного металла к концентрации напряжений.

Представлены исследования образования усталостной трещины, скорости ее роста и распространения до разрушения образца под действием приложенных статических сил в зависимости от структуры поверхностного слоя, включающего нанесенное электроконтакной наплавкой покрытие и зону термического влияния.

Исследована износостойкость деталей, восстановленных стальными термообработанными лентами методом электроконтактной наплавки. Установлено, что наибольшей износостойкостью, а также высокой твердостью обладает поверхность, наплавленная лентами, которые подвергались комплексной химико-термической обработке. Показано, что полученный по такой технологии поверхностный слой состоит из отдельных включений высокой твердости, находящихся в окружении твердого раствора, что положительно сказывается на эксплуатационных характеристиках изделия.

Розвинуто наукові засади і методи автоматизованого розрахунку та проєктування процесу зносостійкого електроконтактного наварювання стрічками, розроблено практичні рекомендації з удосконалення технологій виготовлення електродних матеріалів та відновлення зношених поверхонь. При проєктуванні відновлювальних операцій на основі процесів електроконтактного наварювання з використанням розрахункових методів призначення технологічних умов нарощування поверхневого шару пред’являються основні вимоги, що забезпечують необхідні експлуатаційні властивості: міцність зчеплення нанесеного шару з основою, зносостійкість та втомна міцність. Запропонована технологія виготовлення електродного матеріалу забезпечує високі показники зносостійкості та напруження відколу покриття, нанесеного електроконтактним методом. Розроблено числову математичну модель процесу електроконтактного наварювання електродними стрічками, що базується на числовому рекурентному вирішенні умови статичної рівноваги виділеного елементарного об’єму термодеформаційного осередку. Особливістю запропонованої математичної моделі є коректне урахування розподілу теплових характеристик електродного матеріалу вздовж термодеформаційного осередку, що відіграє важливу роль у формуванні з’єднання в процесі наварювання. Встановлено вплив величини коефіцієнта кінематичної асиметрії на зміну локальних енергосилових характеристик процесу. Прийняті при кінцево-різнецевому моделюванні допущення підтверджено результатами кінцево-елементного моделювання процесу електроконтактного наварювання стрічками. Адекватність розробленої математичної моделі підтверджена експериментальними дослідженнями. Експериментально встановлено, що збільшення коефіцієнта кінематичної асиметрії процесу електроконтактного наварювання сприяє підвищенню міцності зчеплення. Підтверджено вплив коефіцієнта зміцнення на чутливість до концентрації напружень стосовно зразків, наварених стрічками з конструкційних вуглецевих сталей з наступною термічною обробкою. На основі одержаних результатів експериментальних досліджень розроблено комбіновану технологію відновлення циліндричних деталей, що працюють в умовах циклічного навантаження. Запропонована технологія включає операції електроконтактного наварювання з наступним локальним нагрівом ТВЧ та уповільненим охолодженням в теплоізолюючій суміші, що містить у своєму складі шаруваті з’єднання графіту.