Спосіб визначення довговічності підшипникової сталі

Реферат: Спосіб визначення довговічності підшипникової сталі передбачає оцінку об'ємного вмісту неметалевих включень методами кількісної металографії з корегуванням об'ємної частки включень різного типу та різних розмірних груп і розрахунок довговічності за визначеною формулою. Окремо визначають об'ємну долю включень кожного типу та кожної розмірної групи розташовані в карбідних смугах та поза ними. UA 90101 U (12) UA 90101 U UA 90101 U 5 Корисна модель належить до металургії та машинобудування, а саме випробування матеріалів для визначення довговічності підшипникової сталі, що експлуатується в умовах циклічного навантаження. Визначення довговічності підшипникової сталі за допомогою натурних випробувань є надто тривалим та трудомістким процесом. Тому важливою є розробка способів, які за допомогою аналізу структурних характеристик металу дозволяють максимально точно визначати (прогнозувати) стійкість підшипників. Відомий спосіб аналог [1], за яким обчислюють вміст в сталі неметалевих включень за методом "П" ГОСТ 1778-70, а довговічність визначають за формулою 10 lgL90=(1,861±1,252)+(0,083±0,395)Vо+(-0,253±0,191)Vгл+ +(-0,006±0,285)Vc, 15 20 (1) де lgL90 - довговічність підшипників, годин; Vo, Vгл, Vc - об'ємна частка відповідно оксидних, глобулярних та сульфідних включень. Точність визначення (прогнозування) за даним способом дуже низька. Розрахунки за середніми значеннями коефіцієнтів формули (1) дають різницю в значеннях довговічності більш ніж в 100 разів. Причиною такого недоліку способу аналогу [1] є неврахування того факту, що неметалеві включення різного типу та розміру дають неоднаковий внесок у втомне руйнування сталі. Згідно чисельних науково-технічних даних втомні мікротріщини утворюються біля найбільш "небезпечних" включень та великих карбідів. Відомий спосіб визначення довговічності підшипникової сталі [2], котрий прийнято за найближчий аналог, за яким здійснюють кількісний металографічний аналіз неметалевих включень по розмірним групам так і по відмінності у внеску різних типів включень у втомне руйнування. Довговічність сталі при цьому вираховують за формулою:   i i i i i L90  183356 Vokio  Vockoc  Vcik c  Vнikн  Vkikk  14745  i , (2) 25 i i i i i де Vo , Voc , Vc , Vн , Vk - об'ємна частка оксидів, оксисульфідів, сульфідів, нітридів, та карбідів і-тої розмірної групи; 30 i i i i k io , k oc , k c , k н , k k - корегуючі коефіцієнти, що враховують внесок у втомне руйнування відповідно оксидних, оксисульфідних, нітридних та карбідних включень різних розмірних груп. i Корегуючі коефіцієнти k , при цьому визначають за формулою: i k =aD+b, де коефіцієнти а та b складають: для оксидів для оксисульфідів для сульфідів для нітридів для карбідів 35 40 а=0,05 а=0,01 а=0,003 а=0,012 а=0,012 b=0,13 b=0,04 b=0,0003 b=0,06 b=0,06 D - умовний середній діаметр включень відповідної розмірної групи. Недоліком способуаналогу є недостатня точність визначення довговічності підшипникової сталі, обумовлена тим фактом, що неметалеві включення навіть одного типу та розміру, які знаходяться в карбідних смугах та поза ними, по різному впливають на втомне руйнування сталі. Негативний вплив включень, що знаходяться в смугах суттєво вищий. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення точності визначення (прогнозування) довговічності підшипникової сталі. Поставлена задача вирішується тим, що окремо враховується внесок часток, що знаходяться в карбідних смугах та поза ними. Довговічність при цьому визначається за формулою: 1 UA 90101 U ic in ic ic L90  176257 (Vo kic  Voink o  Voc k oc  o in in ic in ic in  Voc k oc  Vcick c  Vcink c  Vнickн  Vнinkн  (3) ic in  Vkick k  Vkink k )  1450 5 10 15 де L90 - довговічність підшипникової сталі; V - об'ємна частка відповідних включень; k - корегуючі коефіцієнти, що враховують внесок різних включень в втомне руйнування при цьому верхні індекси означають: c - частки, що знаходяться в карбідних смугах; n - частки поза карбідними смугами; i - номер розмірної групи; нижні індекси: o - оксиди; oc - оксисульфіди; c - сульфіди; н - нітриди; k - карбіди, а корегуючі коефіцієнти ki при цьому визначають за формулою: i k =aD+b, де коефіцієнти а та b визначені експериментально та складають: в смугах: для оксидів для оксисульфідів для сульфідів для нітридів, карбідів а=0,062 а=0,0145 а=0,008 а=0,0122 b=0,133 b=0,042 b=0,0005 b=0,060 поза смугами: для оксидів для оксисульфідів для сульфідів для нітридів для карбідів 20 25 30 35 а=0,045 а=0,0085 а=0,00248 а=0,009 а=0,009 b=0,1 b=0,03 b=0,0003 b=0,058 b=0,060 D - умовний середній діаметр включень відповідної розмірної групи. Саме врахування окремо внеску у зародження і розвиток втомних мікротріщин в карбідних смугах та поза ними дає змогу більш точно визначати довговічність підшипникової сталі, тому що неметалеві включення і надлишкові карбіди, що розташовані один біля одного, складають позитивні умови для розвитку втомних мікротріщин, при цьому враховуються закономірності прискореного зародження мікротріщин на границях розділу включень типу сульфід, оксисульфід з первинними карбідами. Кількісний аналіз підтвердив, що в місцях карбідної смугастості частка неметалевих включень з мікротріщинами збільшуються в 1,5-2 рази в порівнянні з включеннями, що розташовані поза смугами. Для перевірки придатності запропонованого способу було проведено порівняння довговічностей підшипникової сталі, обробленої за різними технологіями, розрахованих за пропонованим способом, способом-аналогом та отриманої при натурному випробуванні. Відповідні дані наведені в таблиці. З даних наведених в таблиці випливає, що використанням пропонованого способу поліпшує точність розрахунку довговічності підшипникової сталі. Якщо для способу-аналогу різниця між прогнозованою довговічністю та значеннями, отриманими при натурних випробуваннях складає до 13 %, то така ж різниця для пропонованого способу не перевищує 3 %. Це дозволяє суттєво покращити прогнозування стійкості підшипників, максимально повно використовувати їх експлуатаційний ресурс та найбільш оптимально планувати проведення ремонтнозамінювальних робіт. 2 UA 90101 U Таблиця Результати довговічності сталі ШХ15 за способом-аналогом, за пропонованим способом та дані натурного випробування Номер плавки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 5 Технологія обробки металу Вакуумування металу, розкисленого алюмінієм в ковші, обробка пічним шлаком Вакуумування металу, не розкисленого в ковші, з наступною обробкою алюмінієм в вакуумній камері Вакуумування металу, не розкисленого в ковші, обробленого при випусканні відновлювальним високоосновним шлаком 1169,9 1220 1250 Джерела інформації: 1. Самсонов А.Н. Повышение качества и улучшение сортамента подшипниковых сталей в странах-членах СЭВ. Ч.П. - М.: Инфосталь, 1979. - c. 3-13. 2. Пат. 29570 Україна, МКП C21D9/40. Спосіб визначення довготривалості підшипникової сталі [Електронний ресурс] /Я.І. Спектор, В.П. Ляшенко, О.М. Мороз, О.П. Хвалін, Л.М. Шульгін; заявл. 04.04.88; опубл. 15.11.2000, Бюл. № 6 Режим доступу: http://base.uipv.org/searchINV/search.php?action=viewdetails&IdClaim=34827&chapter=biblio ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 Довговічність L90 години За За способом Натурні пропонованим аналогом дослідження способом 122,5 112 109 236 230 226 238,9 244 247 475,7 469 452 739,5 750 768 935 941 952 944 940 936 988,2 982 981 Спосіб визначення довговічності підшипникової сталі, який передбачає оцінку об'ємного вмісту неметалевих включень методами кількісної металографії з корегуванням об'ємної частки включень різного типу та різних розмірних груп і розрахунок довговічності за формулою, який відрізняється тим, що окремо визначають об'ємну долю включень кожного типу та кожної розмірної групи розташовані в карбідних смугах та поза ними, а формула має вигляд: ic ic L90  176257 (Voic ko  Voin koin  Vocic koc  in  Vocin koc  Vc ic kcic  Vc in kcin  Vнic k нic  Vнin kнin  ,  Vkic kkic  Vkin kkin )  1450 20 25 30 де L 90 - довговічність підшипникової сталі; V - об'ємна частка відповідних включень; k - корегуючі коефіцієнти, що враховують внесок різних включень в втомне руйнування, при цьому верхні індекси означають: c - частки, що знаходяться в карбідних смугах; n - частки поза карбідними смугами; i - номер розмірної групи; нижні індекси: o - оксиди; oc - оксисульфіди; c - сульфіди; н - нітриди; k - карбіди, i а корегуючі коефіцієнти k при цьому визначають за формулою: i k =aD+b, де коефіцієнти а та b визначені експериментально та складають: в смугах: для оксидів для оксисульфідів а=0,062 а=0,0145 b=0,133 b=0,042 3 UA 90101 U для сульфідів для нітридів, карбідів поза смугами: а=0,008 а=0,0122 b=0,0005 b=0,060 для оксидів а=0,045 b=0,1 для оксисульфідів а=0,0085 b=0,03 для сульфідів а=0,00248 b=0,0003 для нітридів а=0,009 b=0,058 для карбідів а=0,009 b=0,060 D - умовний середній діаметр включень відповідної розмірної групи. Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4