| 2021 №03 (08) |
DOI of Article 10.37434/as2021.03.01 |
2021 №03 (02) |
Журнал «Автоматичне зварювання», № 3, 2021, с. 3-9
Втомна довговічність зразків зі сталі 40Х після зносостійкого наплавлення з підшаром з низьковуглецевої сталі
І.О. Рябцев, В.В. Книш, А.А. Бабінець, С.О. Соловей
ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
Досліджено опір втомному руйнуванню сталі 40Х після зносостійкого наплавлення порошковим дротом ПП-Нп-25Х5ФМС з підшаром з низьковуглецевого пластичного матеріалу, сформованим дротом Св-08А. Конструкція наплавлених зразків і методика їх випробувань імітували умови експлуатації прокатних валків, для наплавлення яких широко використовується порошковий дріт ПП-Нп-25Х5ФМС. Комплексна методика оцінки опору багатошарового матеріалу втомному руйнуванню включала три етапи: встановлення циклічної довговічності зразків після виготівного наплавлення; дослідження циклічної тріщиностійкості різних шарів металу; визначення втомної довговічності зразків, які в процесі попередніх випробувань мали в наплавленому шарі втомні тріщини, після ремонтного наплавлення. Встановлено, що циклічна довговічність зразків з вуглецевої сталі 40Х, наплавлених порошковим дротом ПП-Нп-25Х5ФМС з підшаром з низьковуглецевої сталі 08кп перевищує циклічну довговічність зразків, наплавлених без підшару, приблизно в 2 рази. Максимальні значення КІН (140…180 МПа√м), отримані на зразках з багатошаровим наплавленням з підшаром, в 2…3 рази перевищують максимальні значення КІН, отримані на зразках без підшару, що свідчить про доцільність застосування низьковуглецевого підшару для підвищення тріщиностійкості багатошарового матеріалу із зносостійким наплавленням. Показано, що виконання ремонтного наплавлення за схемою видалення та наступного заплавлення лише ділянок металу із втомними тріщинами тривало експлуатованих деталей 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 для підвищення ефективності ремонтного наплавлення рекомендовано видаляти не тільки метал навколо виявлених втомних тріщин, а весь наплавлений шар на глибину виявлених втомних тріщин із подальшим відновлювальним наплавленням. Бібліогр. 18, табл. 4, рис. 7.
Ключові слова: дугове наплавлення, ремонтне наплавлення, пластичний підшар, втомна довговічність, тріщини втоми, коефіцієнт інтенсивності напружень
Надійшла до редакції 05.02.2021
Список літератури
1. 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: https://doi.org/10.1007/bf032667482. Vundru, C., Paul, S., Singh ,R., Yan, W. (2018) Numerical analysis of multi-layered laser cladding for die repair applications to determine residual stresses and hardness. Procedia Manufacturing, 26, 952–961. DOI: https://doi.org/10.1016/j.promfg.2018.07.122
3. 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 International J. of Advanced Manufacturing Technology, 88, 1289–1297. DOI: https://doi.org/10.1007/s00170-016-8679-0
4. 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: https://doi.org/10.1007/s00170-015-7170-7
5. Ahn, D.-G. (2013) Hardfacing technologies for improvement of wear characteristics of hot working tools: A Review. International J. of Precision Engineering and Manufacturing, 14 (7), 1271–1283. DOI: https://doi.org/10.1007/s12541-013-0174-z
6. 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: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2013.09.006
7. Ryabtsev, I.O., Knysh, V.V., Babinets, A.A. et al. (2020) Fatigue life of specimens after wear-resistant, manufacturing and repair surfacing. The Paton Welding J., 9, 19–25. DOI: https://doi.org/10.37434/tpwj2020.09.03
8. Rjabcev, I.A., Senchenkov, I.K., Turyk, Je.V. (2015) Naplavka. Materialy, tehnologii, matematicheskoe modelirovanie [Surfacing. Materials, technologies, mathematical modeling]. Gliwice, Wydawnictwo politechniki slaskiej [in Russian].
9. Korotkov V.A. (2017) More efficient surfacing. Russian Engineering Research, 37, 701–703. DOI: https://doi.org/10.3103/S1068798X17080093
10. 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. International J. of Fatigue, 123, 238–247. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue. 2019.02.028
11. 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: https://doi. org/10.1016/j.jallcom.2017.12.374
12. 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: https://doi.org/10.1016/j.prostr.2017.11.106
13. Ryabtsev, I.A., Knysh, V.V., Babinets, A.A. et al. (2019) Methods and specimens for comparative investigations of fatigue resistance of parts with multilayer surfacing. The Paton Welding J., 2, 29–34. DOI: https://doi.org/10.15407/tpwj2019.02.05
14. Oberg, E. et al. (1996) Machinery’s Handbook (25th ed.), Industrial Press Inc.
15. (2004) Пристрій контролю механічних напружень та деформацій в твердих середовищах. Патент UА 71637 С2.
16. Kaierle, S., Overmeyer, L., Alfred, I. et al. (2017) Singlecrystal turbine blade tip repair by laser cladding and remelting. CIRP J. of Manufacturing Sci. and Technology, 19, 196–199. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cirpj.2017.04.001
17. Caccese, V., Blomquist, P. A., Berube et al. (2006) Effect of weld geometric profile on fatigue life of cruciform welds made by laser/GMAW processes. Marine Structures, 19 (1), 1–22. DOI: https://doi.org/10.1016/j.marstruc.2006.07.002
18. Murakami, Yu. (1990) Reference book on stress intensity efficients. In: 2 Vol. Moscow, Mir [in Russian].
Реклама в цьому номері:
