Спосіб гальмування розвитку тріщин, що виникають на поверхні металевої конструкції через її втомлювання

1. Спосіб гальмування розвитку тріщин, що виникають на поверхні металевої конструкції через її втомлювання, що містить операцію зміни структури на шляху передбачуваного росту тріщини, який відрізняється тим, що попередньо на поверхні конструкції, що вже відробила свій ресурс і тотожна конструкції, яку обробляють, реєструють 38466 никають концентратори навантажень, які спричиняють до передчасного руйнування конструкції. Тому оптимальним є співвідношення В=(0,9...1,1)Н. Обробка поверхні електроерозійним методом за рахунок підбору електричних параметрів і матеріалу легуючого електроду дозволяє досить чітко витримати потрібні геометричні параметри, зокрема по ширині лінії та глибині обробки. Наприклад, обробка металевої конструкції вугільним або графітовим електродом дозволяє локально (безпосередньо під електродом) змінити структуру матеріала конструкції. Обробка конструкції будь-яким металевим електродом за рахунок хімічної реакції розігрітого до рідкого стану металу з киснем оточуючого повітря дозволяє отримати на поверхні локальну, наприклад, інтерметалідну структур у. Одержання таких структур на шля ху трі щин суттєво зменшує швидкість її просування і тим самим можливість росту тріщини. Таким чином, кожний електричний розряд між поверхнею конструкції і електродом під час електроерозійної обробки породжує малий острівець на поверхні конструкції, який, завдяки новоствореній структурі, призводить до зменшення швидкості, а група таких острівців, розташованих по поверхні з оптимальним кроком, - до зупинки тріщини. Оптимальний переріз острівця Р, виявлений авторами для конструкцій із сталі 5Х3В3МФАС, становив Р=(0,1...0,9)Н. Приклад: У процесі експлуатації штампів для гарячого штампування деталей робочий інструмент штампу (матриця і пуансон) піддаються циклічному впливу температур і механічних навантажень. Циклічний вплив високих температур, внаслідок наявності градієнту температур, приводить до виникнення у матеріалі значних термічних напружень. Термічні напруження сумісно з напруженнями від механічного навантаження приводять до виникнення на поверхні штампу сітки тріщин, розвиток одної або декількох з них приводить до руйнування штампу (розділення його на дві або декілька частин). Наявність сітки тріщин на поверхні штампу погіршує якість поверхні виробу, що штампується, і, крім того, сприяє "прилипанню" деталі до штампового інструменту, що викликає перегрівання його поверхні. Так, наприклад, ресурс інструменту для гарячого штампування заготівок коліс тельферів, виготовленого зі сталі 5Х3В3МФАС, складав 3000...5000 циклів, при цьо му на поверхні штампу мала місце сітка тріщин. Крок сітки тріщин складав Н»3 мм, Р»0,3...0,7 мм. При проведенні робіт з метою створення мір для підвищення ресурса інструмента для гарячого штампування деталей були проведені випробування зразків зі сталі 5Х3В3МФАС на термічну втому при нагріванні по трикутному режиму 150°...750°С тривалістю 50 сек. Була виготовлена серія із 50 зразків діаметром 6 мм і довжиною робочої частини 18 мм. Проведені випробування 25 зразків по вказаному режиму дозволили визначити крок Н сітки тріщин термічної втоми, який складав приблизно Н=3 мм, і встановити залежність числа циклів до руйнування від величини діючих у матеріалі напружень. Далі поверхню зразків, що залишились, піддали локальній електроерозійній обробці графітовим електродом при варіюванні кроку електроерозійного впливу в інтервалі В=(0,5...1,5)Н. Варіювання кроку здійснювали через 0,1Н. Потім проводили випробування цих зразків на термічну втому по тому ж режиму, що і первинні зразки без локальної елетроерозійної обробки поверхні. Аналіз результатів випробувань дозволив встановити, що циклічна довговічність зразків після локальної елетроерозійної обробки з параметром В=(0,9...1,1)Н їх поверхні збільшилась приблизно у 3 рази. Були проведені також дослідження по впливу локального електроерозійної обробки поверхні зразків із сталі 5Х3В3МФАС, електродом із сталі 5Х3В3МФАС, з сплаву ВкСu і з сталі 65Г на їх циклічну довговічність при випробуваннях на термічну втому по тому ж температурному режиму, що і в попередніх випробуваннях. Проведені випробування показали, що циклічна довговічність суттєво залежить від матеріала електрода. Наприклад, найбільшу циклічну довговічність показали зразки, поверхня яких локально оброблена електродом зі сплава ВкСu, а найменшу - зразки, оброблені електродом, виготовленим із сталі 5Х3В3МФАС. Було проведено експериментальне випробування розробленого способу для підвищення довговічності штампу гарячого штампування заготівок колес тельферів. Для цього поверхню штампа піддали локальній електроерозійній обробці графітовим електродом з кроком приблизно 3 мм. При цьому циклічна довговічність по критерію наявності тріщин термічної втоми збільшилась приблизно у 2 рази. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 2