Одним из основных направлений развития современной науки и техники является разработка и внедрение высокоэффективных методов повышения прочностных свойств металлов и сплавов с целью снижения удельной материалоёмкости машин и оборудования, увеличения их работоспособности и долговечности. Эта проблема включает необходимость отыскания оптимальных конструкторских решений и использования технологических процессов, обеспечивающих высокие эксплуатационные характеристики металлоизделий.
Большинство деталей и элементов машин в процессе эксплуатации испытывают циклические нагрузки, как на воздухе при разных температурах, так и в присутствии агрессивной среды.
При этом их эксплуатационная долговечность, наряду с совершенствованием конструкций, определяется природой материала, а также его структурой и свойствами. Последние, в значительной мере зависят от режимов технологической обработки.
В промышленности широко используется прогрессивная и высокопроизводительная холодная штамповка металлов и сплавов. Однако, сведения по сопротивлению усталостному разрушению деформированных с разной скоростью и степенью деформации конструкционных материалов на воздухе при криогенных и повышенных температурах ограничены, а коррозионно-усталостному - практически отсутствуют. Поэтому при выборе технологического оборудования часто руководствуются любыми критериями (например, его габаритами и стоимостью; экологичностью, технологичностью и экономичностью процесса формообразования и др.), только не циклической долговечностью полученных на нем изделий.
Результаты экспериментов показывают, что сопротивление усталости исследованных материалов изменяются неоднозначно в зависимости от степени и скорости предварительной деформации, амплитуды и среды циклического нагружения.
Для всех степеней предварительной пластической деформации сплавов их циклическая
долговечность в коррозионной среде ниже, чем на воздухе, однако, выше, чем в исходном (недеформированном) состоянии.
Нами установлено теоретически и подтверждено экспериментально, что при прочих равных условиях чувствительность деформированных металлических материалов к коррозионно-усталостному разрушению можно оценивать по изменению величины показателя степени в уравнении кривой деформационного упрочнения при статическом нагружении (σ=σо. εА).
При этом снижение его величины Аε в результате предварительной пластической обработки материала в области равномерных деформаций должно обусловливать повышение сопротивления коррозионно-усталостному разрушению.
Данная зависимость может быть использована для прогнозирования целесообразности введения в технологический процесс изготовления деталей операций холодной штамповки с целью повышения их коррозионной долговечности и, в ряде случаев, снижения металлоемкости.
На основании анализа литературных и оригинальных данных было выявлено, что влияние степени предварительной пластической деформации на увеличение циклической долговечности Ne конструкционных материалов при амплитуде ~ 0,5 σB в области температур испытания от 0,06 до 0,6 Тпл,К возрастает с повышением их способности к упрочнению при статическом нагружении в исходном (недеформированном) состоянии.
Последняя оценивается показателем степени А в уравнении кривой деформационного упрочнения при статическом растяжении:
Nε / N = 0,187 ехр 10,5 А; r= 0,92.
Из нее следует, что термическая обработка, приводящая к возрастанию величины показателя А, то есть повышающая способность материала к упрочнению, дает положительный эффект пластической обработки на его сопротивление разрушению при знакопеременном нагружении во всем диапазоне вышеуказанных температур.
Выводы
Таким образом, полученные зависимости позволяют:
- повысить эксплуатационные свойства штампованных деталей; сократить энергозатраты и трудоемкость при проведении поисковых работ;
- рационально произвести выбор материала металлических изделий;
- сократить их металлоемкость за счет уменьшения толщины.
Библиографическая ссылка
Пачурин Г.В. ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ МЕТАЛЛОИЗДЕЛИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ // Успехи современного естествознания. – 2007. – № 8. – С. 89-90;URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=11446 (дата обращения: 19.04.2024).