Влияние степени разовой деформации при бинарной деформационной обработке на долговечность стали

УДК 621.771.23.09

Канд. техн. наук А. Б. Максимов Государственный морской технологический университет, г. Керчь

ВЛИЯНИЕ СТЕПЕНИ РАЗОВОЙ ДЕФОРМАЦИИ ПРИ БИНАРНОЙ ДЕФОРМАЦИОННОЙ ОБРАБОТКЕ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ СТАЛИ

Произведено исследование циклической деформации изгибом при изменении разовой деформации на структуру стали. Определены допустимые значения параметров деформации при бинарной комбинации степени разовой деформации.

Введение

В ряде работ, например [1], рассмотрено упрочнение листовых низколегированных сталей при холодной деформации циклическим изгибом. Деформирование сталей циклическим изгибом проводили при постоянной разовой степени деформации. Разработана методика определения допустимых значений деформационных параметров обработки [2, 3]. В качестве критерия определения допустимых значений принят момент образования необратимых дефектов структуры металла.

В литературе отсутствуют сведения определения допустимых значений параметров деформационной обработки с изменяющейся степенью разовой деформации.

Поэтому целью настоящей работы являлась разработка методики определения предельнодопустимых значений параметров деформаций упрочняющей обработки при бинарной комбинации степени разовой деформации.

Материал и методика исследования

Для исследования использовались плоские образцы размером 8x20x250мм из листовой низколегированной стали 10ХСНД в нормализованном состоянии.

Деформацию циклическим изгибом осуществляли со степенью разовой деформации (е), рассчитанной по формуле:

h

е =--100%,

2р

где h - толщина изгибаемого образца, р - радиус нейтральной линии изгиба. Деформационную бинарную обработку проводили по следующим четырем режимам:

Режим I - вначале проводили некоторое количество циклов Ыц со степенью разовой деформации sj = 5,5%, а затем деформировали до разрушения

с количеством циклов N2^, со степенью разовой деформации е 2 = 2% ;

Режим II - вначале проводили некоторое количество циклов N21 со степенью разовой деформации

е 2 = 2%, а затем деформировали со степенью разовой деформации е1 = 5,5% до разрушения с количеством циклов N1;

Режим II - вначале проводили некоторое количество циклов N21 со степенью разовой деформации е2 = 2% , а затем деформировали со степенью разовой деформации е1 = 5,5% до разрушения с количеством циклов N1;

Режим III - вначале проводили некоторое количество циклов Nз1 со степенью разовой деформации е3 = 8% , а затем деформировали со степенью разовой деформации е2 = 2% до разрушения с количеством циклов N31;

Режим IV - вначале проводили некоторое количество циклов N21 со степенью разовой деформации е2 = 2% , а затем деформировали со степенью разовой деформации ез = 8% до разрушения.

Степень воздействия деформационной обработки на металл оценивали по величине параметра С из уравнения Коффина [2]:

еnyNni Ст,

где еп - степень разовой деформации, п = 1,2,3 ;

N„1 - количество циклов при данной степени разовой деформации.

© А. Б. Максимов, 2009

Теория и анализ полученных результатов

Результаты деформированной обработки с постоянной степенью разовой деформации с числом циклов до разрушения показали, что параметр С в уравнении (2) соответственно равен при е^ = 5,5% -С1 = 31,6 ; при е2 = 2% - С2 = 27,6 ; при е3 = 8% -Сз = 30.

Экспериментальные данные деформационной обработки по режиму I в координатах

При обработке по режиму II при значениях е^ J N^

в интервале 21-26 и еN2, в интервале 12-20 наблюдается отклонение от зависимости (3).

При обработке по режиму III (рис. 2) эксперимен-

тальная кривая в координатах (е^N3, -е^N21 ) описывается уравнением:

(

¡Nu -е2yJN2i ) представлены на рис. 1. С погрешностью менее 5 % экспериментальные данные подчи-

е^/N:

C3

V

(

е 2>/ N2

~с7

"V

= 1.

няются зависимости:

Рис. 1. Кривая долговечности по режиму I (•) и режиму II (х):

I - область допустимых значений параметров бинарной деформационной обработки; II - область образования необратимых дефектов

Уравнение (3) представляет эллипс с полуосями С\

и С2 . Подставляя численные значения в уравнение (3), получим:

Рис. 2. Кривая долговечности по режиму Ш (о) и режиму IV (А):

I - область допустимых значений параметров бинарной деформационной обработки; II - область образования необратимых дефектов

При обработке по режиму IV наблюдается отклонение от зависимости (5) при значениях е^N3, в

(

5,5y Nu 31,6

V

(

2J N.

у

27,6

v

= 1.

пределах 23-14 и значениях е^N2, в пределах 1625.

Таким образом, при обработке по режимам I и III экспериментальные кривые описываются соответствующими уравнениями (3) и (5), которые в общем случае можно представить в виде:

(

Линия эллипса представляет геометрическое место точек, соответствующее разрушению материала, и называется кривой долговечности материала при данном деформационном воздействии.

S1V N1i C,

2

(

е 2V N 2i C2

2

= 1,

где е1 - первая степень разовой деформации;

+

+

+

Ыц - число циклов со степенью разовой деформации 6j;

62 - вторая степень разовых деформаций;

N21 - число циклов со степенью разовой деформации 62 ;

C - постоянная в уравнении Коффина (2) при деформировании с 61 и числом циклов до разрушения N1;

С2 - постоянная в уравнении Коффина (2) при деформировании с 62 и числом циклов до разрушения N2.

Общим в режиах I и III является то, что вначале циклическую деформацию проводят с большей степенью разовой деформации, а затем - с меньшей, т. е. е 1 >

е2 .

Для режимов III и IV общим является то, что вначале деформируют с меньшей степенью разовой деформации, а затем - с большей. В этом случае в указанных выше пределах значений е ni^Nni наблюдается отклонение от зависимости (6). Так как экспериментальные значения находятся правее кривой, характеризующей разрушение, то это свидетельствует об увеличении долговечности материала при деформационной обработке в вышеуказанных интервалах

21V Ы1г и 6 Ы2, •

В работе [4] показано, что предварительная циклическая пластическая деформация со степенью разовой деформации 2-3 % приводит к уменьшению количества дефектов структуры типа микротрещин. В данном случае (II режим обработки) первоначальная деформация со степенью разовой деформации 2 % при некотором числе циклов (40-90) уменьшает дефектность структуры по сравнению с исходной. Поэтому дальнейшее деформирование со степенью разовой деформации 5,5 % увеличивает число циклов до разрушения от 20 до 30 по сравнению с обработкой по режиму I.

Аналогично и при обработке по режиму IV при начальной деформации со степенью разовой деформации 2 % с числом циклов в интервале 60-140 приводит к возрастанию количества циклов до разрушения с последующей обработкой со степенью разовой деформации 8 % от 5 до 12.

Увеличение долговечности материала означает, что уравнения (3) и (5) переходят в неравенства:

C2

6iV Nii с,

> 1,

62V N2i ез V N3i

C2 V 2 У C3 V У

> 1.

Слагаемые в уравнении (6) и неравенствах (7) и (8) могут характеризовать степень повреждаемости структуры (СПС) металла при соответствующих параметрах деформации е и N . Если при бинарной деформационной обработке первая степень разовой деформации больше второй, то выполняется уравнение (6). Т.е. сумма СПС от каждой деформационной обработки равна единице. Если первая степень разовой деформации меньше второй, то при определенных параметрах деформации е и Ы^ СПС может быть больше единицы. Неравенство (7) и (8) можно преобразовать в обозначениях уравнения (6) в виде:

61V N1i Ci

C

>1

при условии, что 61 < 62 .

В работе [2] было показано, что постоянная в уравнении Коффина равна относительному удлинению металла 8 , определяемому при испытании на растяжение. Согласно представлениям [4] образование необратимых дефектов повреждаемости типа микротрещин в металле следует ожидать при деформации, равной (0,15-1,25)8 . Величина степени разовой деформации не должна превышать (0,15-1,25) 8 [2].

Таким образом, область предельно-допустимых параметров деформационной обработки удовлетворяет неравенству:

На рис. 1, 2 представлена область I предельно-допустимых параметров бинарной деформационной обработки. Эта область характеризуется обратимой повреждаемостью. В области II под действием деформации начинает возникать необратимая повреждаемость и на кривой долговечности принимает максимальное или критическое значение равное единице.

Выводы

На основании экспериментальных данных и их интерпретации можно сделать следующие выводы:

1. Установлена эмпирическая зависимость, определяющая предельное состояние (критическую повреждаемость) металла при бинарной деформационной обработке.

2. Степень повреждаемости структуры металла при деформации циклическим изгибом предложено оце-

Зд/ЫГ

нивать величиной

5

2

2

2

2

е

2

+

2

2

е

2

+

3. При бинарной деформационной обработке сумма степеней повреждаемости от каждого вида деформационного воздействия равна единице.

4. При бинарной деформационной обработке, если первая степень разовой деформации больше второй, то при определенных количествах циклов изгиба наблюдается увеличение долговечности материала.

Область обратимой повреждаемости составляет (0,15-0,25) от максимальной повреждаемости, соответствующей разрушению материала.

Перечень ссылок

1. Долженков Ф. Е. Применение пластической деформации циклическим изгибом как элемента упрочняющей термомеханической обработки листового проката из

сталей / Ф. Е. Долженков, М. С. Подгайский, А. Б. Максимов // Изв. АН СССР. Металлы. - 1984. - № 2. -С. 156-158.

2. Максимов А. Б. Определение допустимых пределов изменения параметров деформационной упрочняющей обработки термообработанного проката / А. Б. Максимов, М. С. Подгайский // Повышение качества термически обработанного проката. - М. : Металлургия, 1986. - С. 8788.

3. А. с. 1433990 СССР, МКИЗ с 21 Д 8/00. Способ обработки листового проката / М. С. Подгайский, А. Б. Максимов, Т. М. Наливайченко (СССР). - № 4231649/23-02 ; заявл. 17.04.87 ; опубл. 30.10.88, Бюл. № 40 (I ч).

4. Одинг И. А. Развитие повреждаемости в никеле при статическом растяжении / И. А. Одинг, Ю. П. Либеров // Изв. АН СССР. Металлургия и горное дело. - 1964. -№ 2. - С. 85-91.

Одержано 23.06.2009

До^джено вплив ци^чног деформацИ згину при змт ступеня разовоi деформацИ на структуру сталi. Bu3Ha4eHi допустимi значення параметрiв деформацИ при бiнарнiй комбiнацП ступеня разовог деформацИ.

The investigation of bending cyclic deformation at unit deformation change over steel structure was done. Permissible values of deformation parameters at binary unit deformation combination were obtained.

УДК 621.793.72

А. В. Коваленко1, д-р техн. наук С. П. Поляков1, И. И. Фенько1, В. Т. Коваленко2

1 Государственный технологический университет, 2 ЧП «Плазма-ОСТ-МКС»;

г. Черкассы

ВОССТАНОВЛЕНИЕ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ СОЛОМОТРЯСОВ ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА «JOHNE DEERE»

Рассмотрена технология реставрации коленчатых валов соломотрясов к зерноуборочным комбайнам американского типа «Johne Deere». Использован метод электродуговой металлизации, который приводит к увеличению срока эксплуатации детали.

Введение

На сегодняшний день в стране сложилась такая ситуация, что комбайновый парк необходимо обновить новыми надежными и высокопродуктивными машинами: комбайнами отечественного производства «Лан» и «Славутич», а также машинами зарубежных фирм. Последние выделяются надежностью, качественной работой при минимальных затратах, снижением удель -ных затрат труда и топлива [1].

Однако в средине 90-х годов на многих аграрных фирмах закупались импортные подержанные зерноуборочные комбайны, поскольку их качество было выше, чем у отечественных. В связи с этим на территории Украины скопился парк устаревших комбайнов. Это приводит к необходимости более частой замены

рабочих деталей при ремонтных и плановых техосмотрах. Высокая стоимость новых оригинальных деталей повышает затраты на эксплуатацию техники.

Постановка и актуальность задачи

Для уменьшения затрат, связанных с заменой изношенных деталей, ООО «Концерн Нафтаэнерго» обратилось к ЧП «Плазма-ОСТ-МКС» с предложением наладить реставрацию коленчатых валов соломотрясов для зерноуборочных комбайнов американского типа .ГоИп-Бееге.

В 2006 году парк зерноуборочных комбайнов фирмы 1оЬп-Бееге в Киевской и Черкасской областях составлял 194 машины. Поэтому ЧП «Плазма-ОСТ-МКС»

© А. В. Коваленко, С. П. Поляков, И. И. Фенько, В. Т. Коваленко, 2009