Введение к работе
Актуальность работы. Развитие важнейших отраслей промышленности, например горнодобывающей или строительной, невозможно без применения 2ксоков$фективнсК и производительных механизмов удар-, ного действия, Низкий ресурс работы таких механизмов обусловлен действием динамических нагрузок. Однім из возможных путей поешє-ния нздеяности и долговечности элементов ударных механизмов является применение сталей с высокими показателями конструктивной прочности.
При выполнении диссертационной работы бич проведен научный поиск перспективных сталей для изготовления тякелонагруженных деталей ударных механизмов, проанализированы юс структура и свойства и предложены практические рекомендации по выполнению специальной термической обработки, что позволило повисить конструктивную прочность при работе в условиях многократного динамического наг- . ружения.
Тема исследования входит в научно-техническую программу "Сибирь", подпрограмма 6.01.- "Новые материалы и технологии", темы 6.01.02.01; б.01.03.01; 6.01.03.04. и в координационные планы комплексных научных исследований Российских национальных научко--технических программ по проблемам "Глубокая переработка сырья и новые материалы", тема 7.04, "Компьютерное конструирование новых материалов", проект 4, тема 6.01.- "Упрочнение стати".
Цель данной работы заключалась в исследовании процессов разрушения сталей в условиях ударно-усталостного нагружения, разработке эффективного способа упрочнения и оптимизации его режимов для обеспечения высоких показателей надежности и долговечности ударных мех анизмов.
3 работе решались следующие задачи:
-
Разработка метода испытаний для оценки свойств и достс-верного прогнозирования поведения материалов при работе в условиях ударно-циклического нагруденкя.
-
Научный поиск относительно дешевої! и недефицитней стеля, способной обеспечить высокие эксплуатационные характеристики при изготовлении деталей ударньк механизмов.
-
Изучение механизма разрушения и влияния структ-ури сталей на процесс зарокдения и роста усталостных трещин при ^по'гокрят-
ном дин>иїичесЕОМ иагружєнки сжатием.
-
Поиск оптимальных рекимов изотермической аакалки, а также закалки с отпуском, позволяющих получить структуру с высокими характеристиками ударно-усталостной трещиностойкости.
-
Разработка метода термического упрочнения сталей, обеспечивающего получение оптимальной структуры и высокого уровня конструктивной прочности деталей иашкн прк эксплуатации в условиях ударно-циклического нагружения.
Научная новизна. В работе получены следующие новые научные результаты:
-
Установлены основные особенности зарождения и роста усталостных трецин при нагруяении по схеме многократного динамического сжатия и их взаимосвязь со структурой металлических материалов;.
-
Изучено влияние режимов закалки с отпуском и изотермической обработки на ударно-усталостные свойства сталей.
-
Предложена термическая обработка сталей с мартенемто-бейнитньы превращением аустенита, позволяющая значительно увеличить конструктивную прочность деталей иткн, работающих ь условиях ударно-усталостного нагружения.
Практическая ценность. Разработано испытательное оборудование, позволяющее сцацивать свойстьа материалов в условиях ударно-циклического нагружения. в том числе путем построения кинетических диаграмм усталостного разрушения. Но. основании полученных результатов предложена термическая обработка сталей с «артеиск-то-бейнитиым превращением аустенита, которая позволяет в 1,3... ...2,5 раза увеличить со против легше росту трещин» Промышленные испытания ударников отбойных молотков типа МО-2 показали высокую зффектнвность разработанного способа упрочнения сталей. Применение преддагаекой термической обработки позволяет уменьшить число случаев аварийного разрушения ударников и увеличить срок их службы в 1,5 раза.
На защиту выносятся следующие основные положения.
-
Метод исследования свойств материалов d условиях многократного динамического нагружения, основанный на применении электромагнитных машин к построении кинетических диаграмм усталостного разрушения позволяет с высокой степенью достоверности прогнозировать поведение гяяелонаг'ру.яеншх деталей ударных us-ханизшв,
-
Усталостные характеристики деталей машин сложным обра-
зо>^ зависят от химического состава сталей и характера прикладываемой нагрузки. При проведении ударноусталостных испытания по схе-. не сжатия отступление от услояиК центрального удара приводит к смещении оптимального уровня прочности сталей в область пониженных значении.
-
Для изготовления деталей машин и элементов конструкций, работающих, в условиях ударно-усталостного нагруяения, эф^ектигно применение не дорогой, доступной стали 5XL52C. В работе оптимизированы режимы е:е упрочнения закалкой с отпуском и изотермической закалкой.
-
Создание в сталях б результате термообработки с мартенск-то-бейнитньм превращением вустенита смешанной структуры позволяет значительно повысить их конструктивную прочность за счет высокого сопротивления пластическому деформированию и значительного сопротивления хрупкому и усталостному разрушению.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на зональной научной конференции "Структура и свойства материалов" (г.Новокузнецк, 1988), на И Всесоюзном научно-техническом семинаре по повышению эффективности пневмоударных буровых мэшин (г.Новосибирск, 1990 г.), на городском научном семинаре по металловедению (г.Новосибирск, 1987-1992 гг.).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 5 статей.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, приложения и содержит 149 страниц машинописного текста с 4 таблицами, 72 рисунка и список литературы из 177 наименований.
