Повышение долговечности восстановленных деталей машин на основе управления остаточными напряжениями
Аннотация
Восстановление деталей обеспечивает повторное и неоднократное использование до 70 % изношенных деталей. Восстановление деталей является экономически целесообразным, себестоимость восстановления обычно не превышает30 % стоимости новых деталей. Однако использование большинства методов и технологий восстановления деталей приводит к снижению их долговечности в сравнении с новыми. Для высоконагруженных валов фактором, определяющим их долговечность, является сопротивление усталости. Первостепенным фактором, влияющим на усталостную прочность детали, является состояние
поверхностного слоя. Доминирующее значение в повышении сопротивления усталости восстановленных деталей принадлежит физико-механическим свойствам поверхностного слоя, упрочнению и остаточным напряжениям.
В статье рассмотрена технология восстановления деталей с использованием электро-контактной приварки металлической ленты. Получены данные о поверхностных остаточных напряжениях, возникающих в результате приварки покрытия. Результаты измерений показали высокую нагруженность поверхностного слоя. Рассмотрены варианты снижения остаточных напряжений в восстановленных деталях применением поверхностного пластического деформирования и электроконтактного упрочнения. Для повышения долговеч-ности деталей, восстановленных электроконтактной приваркой металлической ленты, рекомендовано применение электроконтактного упрочнения. Применение этого способа позволяет повысить предел выносливости восстановленных деталей в1,5…2,5 раза.
Ключевые слова
Полный текст:
PDFЛитература
Восстановление деталей машин/ Ф.И. Пантелеев, В.П. Лялякин, В.П. Иванов, В.М. Конс-тантинов; под ред. В.П. Иванова. – М.: Машиностроение, 2003. – 672 с.
Иванов, В.П. Технология и оборудование восстановления деталей машин/ В.П. Иванов. – М.: Техноперспектива, 2007. – 458 с.
Одинцов, Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформиро-ванием: справ. / Л.Г. Одинцов. – М.: Машиностроение, 1987. – 328 с.
Проников, А.С. Надежность машин/ А.С. Проников. – М.: Машиностроение, 1978. – 592 с.
Kolasa, A. Regeneration of worn out machine parts surfaces by automatic welding / A. Kolasa, T. Sarnowski, P. Cegielski // Przegląd spawalnictwa. – 2015. – Vol. 87, no. 1. – P. 50–57.
Voynash, S.A. Rational Route Choosing Methodology for Machine Parts Restoration and Repair / S.A. Voynash, P.A. Gaydukova, A.N. Markov // Procedia Engineering. – 2017. – Vol. 206. – P. 1747–1752. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.10.708
Korotkov, V.A. Properties and commercial application of manual plasma hardening / V.A. Korotkov // Metal Science and Heat Treatment. – 2016. – Vol. 58, no. 7–8. – P. 449–454. DOI: 10.1007/s11041-016-0033-5
Сайфуллин, Р.Н. Восстановление и упрочнение автотракторных деталей электроконтактной приваркой металлических материалов/ Р.Н. Сайфуллин, Н.М. Юнусбаев, Р.Ш. Набиул-лин// Вестник БГАУ. – 2016. – №3. – С. 89–93.
Roberts, J.L. Residual stress effects on fatigue life via the stress intensity parameter: PhD diss. – University of Tennessee, 2002. – http://trace.tennessee.edu/utk_graddiss/2196.
Nguyen, T.N. The effect of weld geometry and residual stresses on the fatigue of welded joints under combined loading / T.N. Nguyen, M.A. Wahab // Journal of Materials Processing Technology. – 1998. – Vol. 300 (3). – P. 201–208. DOI: 10.1016/S0924-0136(97)00418-4
Fatigue strength of welded joints in high strength steel Effects of stress concentration factor and welding residual stress / O. Watanabe, S. Matsumoto, Y.Nakano, Y. Saito // Welding International. – 1996. – Vol. 10 (3). – P. 201–206. DOI: 10.1080/09507119609548979
Effect of near-surface residual stress and microstructure modification from machining on the fatigue endurance of a tool steel / F. Ghanem, C. Braham, M.E. Fitzpatrick, H. Sidhom // Journal of Materials Engineering and Performance. – 2002. – Vol. 11 (6). – P. 631–639. DOI: 10.1361/105994902770343629
Krebs, J. Influence of welding residual stresses on fatigue design of welded joints and components / J. Krebs, M. Kassner // Welding in the World. – 2007. – Vol. 51, no. 7/8. – P. 54–68. DOI: 10.1007/BF03266586
Fricke, W. Effects of residual stresses on the fatigue behavior of welded steel structures / W. Fricke // Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. – 2005. – Vol. 36 (11). – P. 642–649. DOI: 10.1002/mawe.200500933
Fatigue life of a dissimilar welded joint considering the weld residual stress: Experimental and finite element simulation / Weiya Zhanga, Wenchun Jianga, Xu Zhaob, Shan-Tuang Tu // International Journal of Fatigue. – 2018. DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2018.01.002
Sonsino, C.M. Effect of residual stresses on the fatigue behavior of welded joints depending on loading conditions and weld geometry / C.M. Sonsino // International Journal of Fatigue. – 2009. – Vol. 31 (1). – P. 88–101. DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2008.02.015
Savaria, V. Predicting the effects of material properties gradient and residual stresses on the bending fatigue strength of induction hardened aeronautical gears / V. Savaria, F.Bridier, P. Bocher // International Journal of Fatigue. – 2015. DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2015.12.004
Barsoum, Z. Residual stress effects on fatigue life of welded structures using LEFM / Z. Barsoum, I. Barsoum // Engineering Failure Analysis. – 2009. – Vol. 16 (1). – P. 449–467. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2008.06.017
Liljedahl, C.D.M. Weld residual stress effects on fatigue crack growth behaviour of aluminium alloy 2024-T351 / C.D.M. Liljedahl, J. Brouard, O. Zanellato // International Journal of Fatigue. – 2009. – Vol. 31 (6). – P. 1081–1088.DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2008.05.008
Винокуров, В.А. Теория сварочных деформаций и напряжений/ В.А. Винокуров, А.Г. Григорьянц. – М.: Машиностроение, 1984. – 280 с.
Вишняков, Я.Д. Управление остаточными напряжениями в металлах и сплавах/ Я.Д. Вишняков, В.Д. Пискарев. – M.: Металлургия, 1989. – 254 с.
Bellow, D.G. Residual stresses and fatigue of surface treated welded speciments / D.G. Bellow, N. Wahab, M.G. Faulkner // Advances In Surface Treatment. – 1986. – Vol. 2. – P. 85–94.
Residual stress effects in fatigue of welded joints / Sarkaki Shahram, Lutes Loren D. // Journal of Structural Engineering. – 1988. – Vol. 11, iss. 2. – P. 462–474. DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9445(1988)114:2(462)
Сайфуллин, Р.Н. Свойства покрытий, полученных электроконтактной приваркой присадочных материалов из стальных лент/ Р.Н. Сайфуллин, М.Н. Фархшатов и др. // Упрочняющие
технологии и покрытия. – 2014. – №3 (111). – С. 13–16.
Игнатьев, А.Г. Учет остаточных напряжений при совершенствовании технологий вос-становления деталей/ А.Г. Игнатьев, В.А. Коротков, Г.С. Игнатьев// Тракторы и сельхозмашины. – 2009. – №8. – С. 47–49.
Сайфуллин, Р.Н. Опыт восстановления изношенных деталей электроконтактной при-варкой стальной ленты/ Р.Н. Сайфуллин, М.Н. Фархшатов, И.Р. Гаскаров// Труды ГОСНИТИ. – 2016. – Т. 125. – С. 166–170.
Сайфуллин, Р.Н. Модернизация электроконтактной установки для термомеханического упрочнения/ Р.Н. Сайфуллин, Л.Ф. Исламов, Р.Ш. Набиуллин// Энергоэффективные и ресурсо-сберегающие технологии и системы: cб. науч. трудов междунар. науч.-практ. конф. – Саранск:
Ин-т механики и энергетики, 2016. – С. 95–99.
Ignatiev, A.G. Residual stress measurements using elasto-plastic indentation and ESPI / A.G. Ignatiev, V.V. Erofeev, A.A. Tretyakov // Materials Science Forum. – 2016. – Vol. 843. – P. 161–166. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.843.161
Игнатьев, А.Г. Новая методика измерения остаточных напряжений в восстановленных деталях с использованием конического индентора/ А.Г. Игнатьев, А.А. Третьяков// Контроль. Диагностика. – 2015. – №6. – С. 26–30. DOI: 10.14489/td.2015.06.pp.026-030
Когаев, В.П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени/ В.П. Ко-гаев. – М.: Машиностроение, 1977. – 232 с.
Методика усталостных испытаний конструктивно подобных образцов на современном оборудовании/ А.В. Ерпалов, Л.А. Шефер, Е.Е. Рихтер, П.А. Тараненко// Научный поиск: мате-риалы7-й науч. конф. аспирантов и докторантов. – Челябинск: ЮУрГУ, 2015. – С. 166–172.
Фархшатов, М.Н. Определение остаточных напряжений покрытий, нанесенных электроконтактной приваркой ленты из коррозионно-стойких сталей/ М.Н. Фархшатов// Вестник Оренбург. гос. ун-та. – 2006. – №10–2 (60). – С. 403–409.
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.