Диссертация (1173124), страница 14
Текст из файла (страница 14)
в 1,52 раза больше.Наплавка ПЛ-У40Х38ГЗРТЮ при KT = 0,8 имеет Ɛн = 0,954, при замене наметалл с KT =1,0 получим Ɛн =1,22, т.е. в 1,28 раза больше.Разупрочняющаяся наплавка Х-5 при KT =1,13 имеет Ɛн = 1,396; при замене наметалл с KT = 0,95 получим Ɛн =1,245, т.е. в 1,12 раза меньше.101Разупрочняющаяся наплавка КБХ-45 при KT =1,075 имеет Ɛн =1,321; при замене на металл KT = 0,925 получим Ɛн =1,12, т.е.
в 1,18 раза меньше.Из полученного можно заключить, что в случае разупрочняющихся металлових замена нецелесообразна; упрочняющиеся металлы имеет смысл заменить надругие с исходной твердостью, сопоставимой с поверхностной твердостью заменяемой детали. Вместе с тем надо иметь в виду, что если разупрочняющиеся металлыизнашиваются с образованием хрупких крупноблочных продуктов износа, то ихлучше заменить на другие металлы с учетом поверхностной твердости заменяемыхметаллов.Поскольку микротвердость наплавленных металлов зависит от свойств и количественного соотношения основы и упрочняющих фаз, то необходимый материал выбирается с учетом этих показателей.Особый интерес представляет взаимосвязь показателей Ks и KT. Установленаследующая зависимостьKT = 2,618(1,618 – Ks).(5.5)Для наплавки ПЛ-У40Х38ГЗРТЮ имеем KT = 2,618(1,618 – 1,25) = 0,963,что соответствует средней относительной микротвердости KT = 0,90 с расхождением 7%.Для наплавки Х-5 имеем KT = 2,618(1,618 – 1,19) =1,12, что соответствуетсредней относительной микротвердости KT =1,04 с расхождением 7,1%.Из (5.5) получаем показатель поверхностного упрочненияKs = 0,382(4,236 – KT).(5.6)Тогда из (5.3) можно определить парциальные величины Dm и Da = 1– Dm0,382(4,236 – KT) = (0,618/Dm)Dm/(1- Dm),откуда при заданном значении Kт определяется Dm.Например, для наплавки ПЛ-У40Х38ГЗРТЮ при KT = 0,963 получаемDm = 0,488 и Da = 0,512.102Вычисленное значение Da = 0,512 совпало с величиной Da = 0,510, определенной при обработке профилограммы изношенной поверхности наплавки ПЛУ40Х38ГЗРТЮ [7].Для разупрочняющейся наплавки Х-5 при Ksp = 1/Ks имеем Ksp = 1/1,19 =(0,618/Dm)Dm/(1- Dm), откуда Dm = 0,672 и Da = 0,328.Полученное значение Da = 0,328 вполне удовлетворительно согласуется с Da= 0,355, оцененной по профилограмме изношенной поверхности наплавки Х-5 (расхождение ∆=7,6%) [7].Вычисленные парциальные величины Dm и Da позволяют определить такиеважные трибологические характеристики, как полный коэффициент трения f, егодеформационную fd и адгезионную fa составляющие, температуру поверхности трения Ts и продуктов износа Ta, коэффициент полезного действия трибосистемы η идр.Для практического использования рекомендуются следующие формулыf = Dm(1-Da), fd = Da·Dm(1/Da), fa = Dm(1+1/Da);3Ts = ln Ks / λ, где λ = 2,15· 10 1/°С;Ta = lnKa / λ = lnKs[Ks0,5+(Ks - 1)0,5] при Ks > 1;Ta = lnKa / λ = lnKs[Ks2+(Ks - 1)2] при Ks < 1;η=1/(1+Lγ),(5.7)(5.8)(5.9)(5.10)(5.11)где Lγ – относительная длина кривой опорной линии (гипсограммы) [41].Lγ = 1,4142 + (0,05 – 0,1Da)0,5 для МЦУ,Lγ =1,4142 + (0,1Da – 0,05)0,5 для МР,Lγ =1,618 + (0,25 – 0,1Da)0,5 для МнЦУ.Соответствующие расчеты этих показателей даны в [60,42,41,7].Выводы.1.
Повышение износостойкости и долговечности трибоупрочняющихся деталей возможно посредством их замены на детали, исходная твердость которыхзадается равной поверхностной твердости заменяемых. Выбор материаловдля трущихся деталей по твердости изношенных поверхностей позволяют103повысить их износостойкость до 1,5 раза в зависимости от структурногокласса металлического материала.2.
В случае разупрочняющихся металлов их замена по правилу поверхностнойтвердости представляется нецелесообразной и приемлема только при условии изнашивания с образованием хрупких крупноблочных продуктов износа.3. Установленные расчетные зависимости трибодеформационного упрочнения(разупрочнения) Ks от относительной твердости Kт и парциальных величинмикроизноса Da и микрометалла Dm позволяют определить основные трибологические показатели выбранных новых вариантов деталей.Результаты исследования механических свойств высокопрочных5.4.сталей зарубежного производстваВ связи с эффективным использованием высокопрочных сталей производства финской компании Ruukki в российской строительной отросли [4], научнотехнический интерес вызывают не указанные в цитируемом источнике специальные свойства этих сталей. Они необходимы для обоснованного целевого выбораматериалов.Для исследования использована методика на основе уравнения относительных прочностных и пластических показателей [45, 55, 56, 64].Учитывая неполный комплекс стандартных показателей механическихсвойств и, в частности, отсутствие относительного сужения, предлагается следующий порядок определения характеристик сталей.1.По представленному относительному удлинению δ (в долях единицы)определяется коэффициент относительного удлиненияKδ = (1 – δ)1/δ(5.12)и затем коэффициент относительного суженияКψ = (1 – ψ)1/ψ = Кδ = (1 – δ)1/ δ .Методом подбора вычисляется величина относительного сужения ψ.(5.13)1042.Составляется уравнение относительных прочностных (σт / σв) и пласти-ческих (δ/ψ) показателейσт /σв + δ/ψ = С = [(1+ δс) / (1+ δр)]ν,(5.14)где δс, δр - соответственно сосредоточенное и равномерное относительное удлинение (в долях единицы); ν = 1/ψ.При условии неаддитивности δ = δр + δс + δр·δс по (5.14) вычисляется величинаотносительных равномерных удлинения δр и сужения ψрδр = [(1+δ) / Сψ]0,5 – 1, ψр = δр / (1+ δр).3.(5.15)Истинное временное Sв и истинное сопротивление разрыву Sк вычисля-ются по зависимостямSв = σв / (1 – ψр), Sк = σв [1 + ψ / (1 – ψр)].4.Предел выносливости (усталости) с учетом (5.12) и (5.16) будетσ-1 = Kδ·Sк.5.(5.16)(5.17)Удельные энергии равномерной Wр и полной деформации разрушениястали Wс равныWр = 0,5 (σт + Sв) ln[1/(1 – ψр)], Wс = 0,5 (σт + Sк) ln[1/(1 – ψ)]6.(5.18)Критерии зарождения (Кзт) и развития (Крт) трещин, а также критерийхрупкости (Кхр) оцениваются по формуламКзт = Wр / σт, Крт = (Wс – Wр) / σт, Кхр = (Sк + σт) / (Sк – σт).
(5.19)7.Критерий надежности сталей принимается в видеG = Кзт·Крт·Кхр .(5.20)Поскольку в [4] приведены диапазоны твердости сталей, необходимо согласование приведенных прочностных показателей Т , В с соответствующей твердостью. Для этого воспользуемся установленной зависимостьюи уточненнойHB = Sв + Sк + σ-1(5.21)HB = σт + Sк + σ-1.(5.22)Вычисленное значение твердости является контрольным: оно должно находиться в диапазоне твердостей, а также определять величину σв по аппроксимированной зависимости [63, 65]105σв = Kδ·HB(5.23)Результаты представленного исследования приведены в таблицах 5.3, 5.4.Таблица 5.3 – Исходные данные и расчетные показатели сталей марок RaexМаркасталиσтσвδМПаRaex900ψKδCδр%10001147,5ψрSв1,1322,308KψМПа%0,347HBSк2,3010231486300270- 0,2574390Raex1000 12501047,00,3491,0134,574,371307 1864,4 360- 0,2585400420Raex1200 1450846,50,3531,0003,923,781507 2150,7 420-4500,262450Raex1250 1600846,20,3530,9545,054,801681 2376,5 450-5000,261540Таблица 5.4 – Расчетные показатели сталей марок RaexМаркаσ-1сталиWрКзтWсКртКхрGМПаНВ,НВ,ΔМПаМПа по%по(5.23)(5.22)Raex 300515,322,37768,78 0,0249 0,82934,070,083929002884,64,8Raex 400650,751,5909,26 0,0515 0,55723,3140,09535153581,71,9Raex 450560,752,151047,9 0,0435 0,82983,5240,12739114111,74,9Raex 50083872,13,2190,156446445371,611240,0577 0,8415Примечание:Расчет по (5.21) дает НВ 3024, 3822, 4218 и 4895 МПа с расхождением Δ =4,8; 6,7; 2,6 и 7,9% от значений по (5.23).Аналогами исследованных сталей можно считать отечественные стали следующих марок [111]: для Raex 300 - 25Х2М1Ф, Raex 400 - 20ХГ2Ц, Raex 450 20ХГНР, Raex 500 – 40ХН2МА.106В частности, сталь марки 25Х2М1Ф характеризуется следующими показателями (таблица 5.5).Таблица 5.5 – Сопоставление показателей свойств стали 25Х2М1ФσтσвδМПаψСδр%ψрSвSкHBМПа%KψМПа980108010451,132,042,01102159821,1KδKψσ-1,КзтКртКхрGНВ,НВ,Δ, %МПаМПапопо(5.22)(5.23)3135,23097,2МПа0,34870,2585557,20,02150,76484,170,0686770,61,20Из сравнения показателей механических свойств сталей Raex 300 и25Х2М1Ф следует их вполне удовлетворительное соответствие.Распространённые зарубежные стали квалифицируются как высокопрочныеи износостойкие, предназначенные для условий абразивного изнашивания [4].Справедливо отмечается большая абразивная износостойкость этих сталей по сравнению с углеродистыми сталями [40], обычно небольшой твердости.
Однако исреди импортных сталей не все обладают достаточной твердостью для проявлениявысокой абразивной износостойкости. Так, сомнения вызывают марки Raex 300 иRaex 400, для которых критерий относительной твердости сталей и абразива составляют соответственно порядка 0,3 и 0,4 при необходимых 0,7 – 0,8 и более длясущественного повышения износостойкости [111]. Не следует упускать из вида использование недефицитных углеродистых и низколегированных сталей, наплавляемых износостойкими сплавами.
Так, днища кузовов большегрузных самосваловнаплавляли износостойкими валиками по шевронной схеме, реализуя так называемый «теневой эффект»: днище защищалось от абразивного воздействия загружаемой и разгружаемой породы ее обломками между наплавленными валиками. Необходимо иметь в виду и энергетические потери в подвижных сопряжениях машин и107оборудования. Так, при использовании высокотвердых материалов коэффициенттрения может достигать значений 0,26 и более для сталей Raex 450 и Raex 500.На основании результатов проведенных исследований можно сформулировать следующие основные выводы.1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
