Автоматичне зварювання, 2020, №09



2020 №09 (02)

DOI of Article 10.37434/as2020.09.03

2020 №09 (04)

---

Журнал «Автоматичне зварювання», № 9, 2020, с. 28-35

Втомна довговічність зразків після зносостійкого виготівного та ремонтного наплавлення

І.О. Рябцев¹, В.В. Книш¹, А.А. Бабінець¹, С.О. Соловей¹, В.М. Дємєнков²

¹ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
²Державне підприємство «Державний науково-технічний центр з ядерної та радіаційної безпеки». 03142, м. Київ, вул. Василя Стуса, 35-37. E-mail: vm_demenkov@sstc.com.ua

Досліджено циклічну довговічність зразків, наплавлених порошковим дротом ПП-Нп-25Х5ФМС, що забезпечує одержання наплавленого металу типу інструментальної полутеплостійкої сталі. Конструкція наплавлених зразків і методика їх випробувань імітували умови експлуатації прокатних валків, для наплавлення яких широко використовується порошковий дріт ПП-Нп-25Х5ФМС. Оцінювали циклічну довговічність зразків безпосередньо після наплавлення, а також ефективність використання ремонтного наплавлення для збільшення залишкової циклічної довговічності зразків, які в процесі попередніх випробувань мали в наплавленому зносостійкому шарі втомні тріщини. Чисельним методом проводили визначення напружено-деформованого стану та розрахунок коефіцієнта інтенсивності напружень по фронту ненаскрізної кутової втомної тріщини, що розвивалася в зразку сталі 40Х з зносостійким наплавленом шаром, при трьохточковому віднульовому циклічному навантаженні. Показано, що максимальні значення коефіцієнта інтенсивності напружень по фронту тріщини знаходяться на відстані близько 1 мм від вертикальної бокової грані в найглибшій точці фронту тріщини і під час руйнування досягають величини 52…64 МПа √м. У процесі досліджень встановлено, що застосування ремонтного наплавлення до виробів з втомними тріщинами після їх тривалої експлуатації не призводить до суттєвого збільшення циклічної довговічності після ремонту. Це пов`язано з тим, що після тривалої експлуатації бездефектний шар наплавленого металу має значний рівень накопичених втомних пошкоджень, тому виконання ремонту ділянки виробу, пошкодженої тріщиною втоми, без повного видалення наплавленого шару металу неефективно. Отримані в даній роботі результати будуть використані в подальшому в якості базових при проведенні порівняльної оцінки впливу техніки та технології наплавлення, а також наплавочних матеріалів, на втомну довговічність зразків. Бібліогр. 17, табл. 3, рис. 9.
Ключові слова: дугове наплавлення, виготівне наплавлення, ремонтне наплавлення, втома, втомна довговічність, тріщини втоми, коефіцієнт інтенсивності напружень

Надійшла до редакції 24.07.2020

Список літератури

1. Gao, F., Zhou, J., Zhou, J. et al. (2017) Microstructure and properties of surfacing layers of dies manufactured by bimetalgradient-layer surfacing technology before and after service. The Int. J. Adv. Manuf. Technol., 88, 1289–1297. doi:10.1007/s00170-016-8679-0
2. Zhang, J., Zhou, J., Tao, Y. et al. (2015) The microstructure and properties change of dies manufactured by bimetal-gradient-layer surfacing technology. Ibid., 80, 1807–1814 (2015). doi:10.1007/s00170-015-7170-7
3. Ahn, D.-G. (2013) Hardfacing technologies for improvement of wear characteristics of hot working tools: A review. Int. J. of Precision Engineering and Manufacturing, 14, 7, 1271–1283. doi:10.1007/s12541-013-0174-z
4. Jhavar, S., Paul, C.P., Jain, N.K. (2013) Causes of failure and repairing options for dies and molds: A review. Engineering Failure Analysis, 34, 519–535. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2013.09.006
5. Du, Toit, M., Van, Niekerk J. (2010) Improving the life of continuous casting rolls through submerged arc cladding with nitrogen-alloyed martensitic stainless steel. Welding in the World, 54, 11-12, 342–349. doi:10.1007/bf03266748
6. Shao, C., Cui, H., Lu, F., Li, Z. (2019) Quantitative relationship between weld defect characteristic and fatigue crack initiation life for high-cycle fatigue property. Int. J. of Fatigue, 123, 238–247. doi:10.1016/j.ijfatigue.2019.02.028
7. Korotkov, V.A. (2017) More effi cient surfacing. Russian Engineering Research, 37, 701–703. doi:10.3103/S1068798X17080093
8. Rjabcev, I.A., Senchenkov, I.K., Turyk, Je.V. (2015) Surfacing. Materials, technologies, mathematical modeling. Gliwice, Wydawnictwo politechniki slaskiej [in Russian].
9. Liu, H., Yang, S., Xie, C. et al. (2018) Mechanisms of fatigue crack initiation and propagation in 6005A CMT welded joint. J. of Alloys and Compounds, 741, 188–196. doi:10.1016/j.jallcom.2017.12.374
10. Zerbst, U., Madia, M., Beier, H. T. (2017) Fatigue strength and life determination of weldments based on fracture mechanics. Procedia Structural Integrity, 7, 407–414. doi:10.1016/j.prostr. 2017.11.106
11. Oberg, E. et al. (1996) Machinery’s Handbook (25th ed.), Industrial Press Inc.
12. Zhang, D., Liu, Y., Yin, Y. (2016) Preparation of plasma cladding gradient wear-resistant layer and study on its impact fatigue properties. J. Thermal Spray Technol., 25, 535–545. doi:10.1007/s11666-015-0370-8
13. Ganesh, P., Moitra, A., Tiwari, P. et al. (2010) Fracture behavior of laser-clad joint of Stellite 21 on AISI 316L stainless steel. Mater. Sci. & Engin., 527, 16-17, 3748–3756. doi:10.1016/j.msea.2010.03.017
14. Babinets, A.A., Ryabtsev, І.A. (2016) Fatigue life of multilayer hard-faced specimens. Welding Int., 30, 4, 305–309. https://doi.org/10.1080/01431161.2015.1058004
15. Рябцев І. О., Книш В. В., Бабінець А. А., Соловей С. О., Сенченков І. К. (2019) Методики і зразки для порівняльних досліджень опору втомі деталей з багатошаровим наплавленням. Автоматическая сварка, 2, 36-42.
16. Мураками Ю. (1990) Справочник по коэффициентам интенсивности напряжений: в 2-х томах. Москва, Мир.
17. (2004) Пристрій контролю механічних напружень та деформацій в твердих середовищах. Патент UA 71637 С2.

---

Реклама в цьому номері:

---