Eng
Ukr
Rus
Печать

2017 №02 (07) DOI of Article
10.15407/as2017.02.08
2017 №02 (09)

Автоматическая сварка 2017 #02
Журнал «Автоматическая сварка», № 2, 2017, с. 41-48
 
Влияние виброобработки на сопротивление усталости и демпфирующую способность конструктивных элементов с остаточными напряжениями
 
Автор
В. А. Дегтярев
Институт проблем прочности им. Г. С. Писаренко НАН Украины. 01014, г. Киев-14, ул. Тимирязевская, 2. E-mail: ips@ipp.kiev.ua
 
Реферат
В работе на основе комплексной диаграммы предельных напряжений цикла предложен метод выбора неповреждающих режимов виброобработки элементов металлоконструкций с целью эффективного снижения в них остаточных напряжений без опасности усталостного повреждения на стадии технологической обработки. Данный метод апробирован на примере испытаний конструктивных элементов из стали 20 и концевого пятника из стали 20ГФЛ соединительной балки восьмиосной железнодорожной цистерны. Сравнительные усталостные испытания показали увеличение долговечности обработанных сварных образцов в 2,5 раза и повышение их предела выносливости на 40 %. В процессе виброобработки кольцевого элемента из стали Ст.3 уменьшение остаточных напряжений сопровождается увеличением его демпфирующей способности. С ростом максимальных напряжений цикла повышение декремента колебаний происходит на большую величину, а его стабилизация по времени совпадает со стабилизацией остаточного напряжения. Это позволяет судить об окончании процесса по изменению и последующей стабилизации декремента колебаний. Установленное уменьшение демпфирующей способности исследуемого образца после виброобработки свидетельствует о его деформационном старении, указывающем на пластическое деформирование в ходе обработки. С повышением амплитуды напряжений цикла уменьшается деформация образца при последующем после виброобработки вылеживании до 1500 ч, а снижение исходных остаточных напряжений растяжения до 0,51 предела текучести материала приводит к его геометрической стабильности. Библиогр. 25, табл. 2, рис. 7.
 
Ключевые слова: виброобработка, сварное соединение, остаточные напряжения, предел выносливости, амплитуда напряжений цикла, предел циклической ползучести, декремент колебаний
 
Поступила в редакцию 07.12.2016
Подписано в печать 02.02.2017

Читати реферат українською


В. О. Дегтярьов
Інститут проблем міцності ім. Г. С. Писаренка НАН України. 01014, м. Київ-14, вул. Тимірязєвська, 2. E-mail: ips@ipp.kiev.ua
 
Вплив віброобробки на опір втомі та демпфувальну здатність конструктивних елементів з залишковими напруженнями
 
У роботі на основі комплексної діаграми граничних напружень циклу запропоновано метод вибору непошкоджуючих режимів віброобробки елементів металоконструкцій з метою ефективного зниження в них залишкової напруженості без небезпеки руйнування від втоми на стадії технологічної обробки. Даний метод перевірено на прикладі випробувань конструктивних елементів зі сталі 20 та кінцевого п’ятника зісталі20ГФЛ з’єднуючої балки восьмиосної залізничної цистерни. Порівняльні випробування втоми показали збільшення довговічності оброблених зварних зразків в 2,5 рази і підвищення їх межі витривалості на 40 %. В процесі віброобробки кільцевого елемента зі сталі Ст.3 зменшення залишкових напружень супроводжується збільшенням його демпфувальної здатності. З ростом максимальних напружень циклу підвищення декремента коливань відбувається на значну величину, а його стабілізація за часом збігається із стабілізацією залишкового напруження. Це дозволить судити про закінчення процесу зміни та подальшої стабілізації декремента коливань. Встановлене зменшення демпфувальної здатності досліджуваного зразка після віброобробки свідчить про його деформаційне старіння, що вказує на пластичне деформування в ході обробки. З підвищенням амплітуди напружень циклу зменшується деформація зразка при подальшому після віброобробки вилежуванні до 1500 год, а зниження вихідних залишкових напружень розтягування до 0,51 межі текучості матеріалу призводить до його геометричної стабільності. Бібліогр. 25, табл. 2, рис. 7.
 
Ключові слова: віброобробка, зварне з’єднання, залишкові напруження, межа витривалості, амплітуда напружень циклу, межа циклічної повзучості, декремент коливань

 
  1. Аснис А. Е., Иващенко Г. А. Повышение прочности сварных конструкций. – К: Наукова думка, 1978. – 193 с.
  2. Кудрявцев И. В., Наумченков Н. Е. Усталость сварных конструкций. – М.: Машиностроение, 1976. – 271 с.
  3. Шпеер Ф. З., Панов В. И. Вибрационная обработка сварных крупногабаритных конструкций с целью уменьшения деформации и склонности к образованию трещин // Сварочное производство. – 1983. – № 5. – С. 13–15.
  4. Эффективность методов снижения остаточных сварочных напряжений / А. Я. Недосека и др. // Автоматическая сварка. – 1974. – № 3. – С. 66–69.
  5. Dreger D. R. Good vibes reduce stresses in metall parts // Machine Design. – 1978. – V. 50, № 13. –Р. 100–103.
  6. Зимницкий Ю. А., Хвалынский В. Н. Экспериментальная проверка влияния низкочастотной виброобработки на эксплуатационную надежность корпусных конструкций // Судостроение. – 2004. – № 1. – С. 50–52.
  7. Сутырин Г. В. Снижение остаточных напряжений в сварных соединениях низкочастотной вибрационной обработкой // Сварочное производство. – 1983. – № 2. – C. 22–23.
  8. Зубченко О. И., Грузд А. А., Орехов Г. Т. Применение вибрационного нагружения для снятия остаточных напряжений в сварных рамах // Автоматическая сварка. – 1974. – № 9. – С. 64–66.
  9. Галяш А. А., Козин М. Ю., Коломеец Н. П. Применение низкочастотной вибрационной обработки для стабилизации размеров сварных и литых изделий машиностроения // Тяжелое машиностроение. –1992. – № 8. – С. 30–32.
  10. Пат. США № 3622404. Способ и устройство для снятия напряжений в детали путем вибрации / Л. Томпсон. – Опубл. 23.11.1971.
  11. Дрыга А. И. Вибростабилизирующая обработка крупногабаритных корпусных деталей электрических машин и гидрогенераторов // Тяжелое машиностроение. – 1992. – № 8. – С. 23–25.
  12. Писаренко Г. С., Яковлев А. П., Матвеев В. В. Вибропоглощающие свойства конструкционных материалов. – К.: Наукова думка, 1971. – 375 с.
  13. Ряхин В. А., Мошкарев Г. Н. Долговечность и устойчивость сварных конструкций строительных и дорожных машин. – М: Машиностроение, 1984. – 230 с.
  14. Адоян Г. А., Алдошин Ю. С., Герчиков А. М. Вибростарение чугунных деталей металлорежущих станков // Литейное производство. – 1979. – № 11. – С. 24–25.
  15. Галяш А. А., Васильченко К. И., Чернецов Г. П. Определение частоты нагружения при низкочастотной виброобработке сварных конструкций // Сварочное производство. – 1992. – № 8. – С. 35–36.
  16. Матвеев В. В. Демпфирование колебаний деформируемых тел. – К: Наукова думка, 1985. – 264 с.
  17. Гришаков С. В., Ковалев А. И. Использование эффекта Баркгаузена для оценки напряжений и повреждений в ферромагнитных материалах // АН УССР . – Институт проблем прочности. – Препринт. – Киев, 1988. – 48 с.
  18. Дегтярев В. А. Установки типа ДСО для испытаний на усталость при повторном ударном нагружении с различной асимметрией цикла // Проблемы прочности. – 1982. – № 10. – С. 110–113.
  19. Яковлев А. П. Диссипативные свойства неоднородных материалов и систем. – К: Наукова думка, 1985. – 248 с.
  20. Дегтярев В. А. Влияние коэффициента асимметрии цикла напряжений на усталость и циклическую ползучесть низколегированных сталей. Сообщ. 2 // Проблемы прочности. – 1991. – № 2. – С. 27–31.
  21. Влияние упрочнения и охрупчивания на рассеяние энергии при деформационном старении корпусных сталей для АЭС / А. А. Астафьев и др. // Там же. – 1977. – № 10. – С. 94–102.
  22. Писаренко Г. С., Хильчевский В. В., Гончаров Т. И. Исследование рассеяния энергии в материале при изгибных колебаниях в поле статических нормальных напряжений // Рассеяние энергии при колебаниях упругих систем. – К.: Наукова думка, 1968. – С. 276–281.
  23. Писаренко Г. С. Рассеяние энергии при механических колебаниях. – К.: Изд-во АН Украинской ССР , 1962. – 436 с.
  24. Снижение виброобработкой остаточных напряжений в сварных элементах / Е. П. Оленин и др. // Сварочное производство. – 1983. – № 5. – С. 11–13.
  25. Рагульскис К. М., Стульпинас Б. Б., Толутис К. Б. Вибрационное старение. Сер. Вибрационная техника. – Л.: Машиностроение, 1987. – Вып. 9. – 68 с.
 
>