Установлено, что дробеструйная обработка после правки существенно повышает долговечность цельных цилиндрических образцов из закаленной (900 оС, выдержка 20 мин., охлаждение в масле) с высоким отпуском (425 оС) стали 35ХГСА в 1,49 раза, цементованной (на слой 0,9...1,2 мм) с закалкой и низким отпуском (180 оС) стали 20ХН2М в 1,84 раза и нитроцементованной (на слой 0,4 мм) закаленной с низким отпуском (180 оС) стали 40Х в 4,32 раза. При этом заметное повышение долговечности образцов с ППД наблюдается для всех вероятностей разрушения.
Сопротивление усталостному разрушению сталей 08кп, 20кп и 08ГСЮТ существенно выше их сварных соединений [1,2]. Так, например, электродуговая сварка значительно (в 3...6 раз) снижает малоцикловую долговечность листовых сталей. В процессе сварки происходит изменение свойств околошовной зоны, что приводит к появлению высоких остаточных напряжений (в основном растягивающих) в области сварного шва, где и происходит зарождение усталостной трещины, и, следовательно, низкому пределу выносливости. С целью уменьшения отрицательного влияния остаточных растягивающих напряжений в сварном шве применяются разные методы его обработки, создающие остаточные напряжения сжатия.
Для этого предлагается дробеструйная обработка, в процессе которой возникает поверхностный наклеп и остаточные напряжения, величина и характер которых зависит от режимов поверхностной обработки, в частности от длительности процесса. Исследования влияния времени длительности обдува дробью на долговечность сварных образцов из стали 08кп показали [1], что наибольшее повышение долговечности имеют сварные соединения, обработанные дробью (смесь чугунной колотой размером 0,8 - 1,5 мм и стальная диаметром 1,3 мм в отношении 1:1, длительность 120 с), что максимально снимает вредные растягивающие остаточные напряжения в околошовной зоне и наводит сжимающие остаточные напряжения. После такого режима ППД в поверхностных слоях на глубине 300-400 мкм образуются остаточные напряжения сжатия, максимальные значения которых у поверхности образца составляют около 1,5 ГПа.
Сравнительные испытания на малоцикловую усталость образцов из листовых сталей 08кп и 08ГСЮТ также показали, что влияние среды в большей степени сказывается на стали 08ГСЮТ. Коэффициент влияния среды ßс (отношение долговечности на воздухе к долговечности в коррозионной среде) для нее составляет 1,8 при εа=0,25%, а у сварных образцов этой стали при той же амплитуде ßс =2,6 , в то время как у стали 08кп, например, ßс =1,97. Увеличение амплитуды деформации (εа=0,5%) приводит к снижению влияния среды. Так, например, коэффициент ßс составляет лишь 1,06 и 1,03 для стали 08ГСЮТ и сварного соединения, соответственно. Несмотря на более низкие значения пределов прочности и текучести сталь 08кп (цельная и сварная) обладает более высоким сопротивлением усталости как на воздухе, так и в коррозионной среде по сравнению со сталями 20кп и 08ГСЮТ и их сварными соединениями.
Предложенный режим технологической обработки (обдувка длительностью 120 с дробью из смеси чугунной колотой - размером 0,8...1,5 мм со стальной - диаметром 1,3 мм, в соотношении 1:1) приводит к повышению циклической долговечности в коррозионной среде (εа=0,25%) сварных образцов из сталей 08кп в 3,3; 08ГСЮТ - 3,6 и 20кп - 2,3 раза. Увеличение же времени обдувки дробью до 180 с приводит к снижению остаточных напряжений сжатия у поверхности образца.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Пачурин Г.В. Повышение долговечности сварных соединений // Заготовительные производства в машиностроении. 2004. №11. С. 12-18.
- Пачурин Г.В. Эксплуатационная долговечность пластически обработанных сталей и сварных соединений// КШП. ОМД. 2004. №12. С. 3-8.
Библиографическая ссылка
Пачурин Г.В., Власов В.А. ЦИКЛИЧЕСКАЯ ДОЛГОВЕЧНОСТЬ НЕКОТОРЫХ СТАЛЕЙ И ИХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ // Современные наукоемкие технологии. – 2010. – № 2. – С. 31-32;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=24436 (дата обращения: 21.11.2024).