ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАЛОСТНОЙ ПРОЧНОСТИ ОБРАЗЦОВ

Несмотря на достоинства вибродуговой наплавки, усталостная прочность деталей, восстановленных этим способом, по-прежнему не достигает прочности новых деталей.

Одним из путей повышения усталостной прочности является применение новых наплавочных материалов, в качестве которых могут служить порошковые проволоки, которые находят все более широкое применение в промышленности.

Для усталостных испытаний были взяты порошковые проволоки ПП-1Х14Т-0, ПП-ЗХ5Г2М-0 и ПП-25Х5ФМС-0, дающие после наплавки слой легированной стали высокой твердости (HRC 53--57). При этом исследовалось влияние вибродугоъой наплавки порошковыми проволоками на усталостную прочность образцов из стали 45.

Принятую форму и размер образца выбрали на основании анализа шеек тракторных и автомобильных валов, а также возможностей испытательной машины УМ-4. Диаметр шеек у наплавляемых образцов был равен 47,5 мм. После окончательной механической обработки (шлифования) все образцы имели диаметр 50 мм и радиус галтели 4 мм.

Усталостную прочность образцов, наплавленных вышеупомянутыми марками порошковых проволок, сравнивали между собой, а также с прочностью образцов, наплавленных пружинной проволокой в струе жидкости, закаленных током высокой частоты (т.в.ч.) и с прочностью образцов из стали 45 в состоянии поставки.

Порошковой проволокой сначала наплавляли галтели (при этом наплавочную головку поворачивали на 30° от вертикали). После отбивки шлака наплавляли цилиндрическую часть образца по направлению от галтели к галтеле.

При наплавке пружинной проволокой применяли технологию, предложенную автором работы и обеспечивающую минимальное снижение предела выносливости. По этой технологии наплавку вели от середины шейки к галтели и заканчивали, не доходя до галтели 2 мм. Первый и последний валики наплавляли без охлаждающей жидкости.

Для закалки образцов токами высокой частоты использовали

оборудование и режимы, применяемые при закалке коленчатых валов ГАЗ-51 на ремонтных заводах. Закаленная поверхность отстояла от галтелей на расстоянии 5 мм.

Усталостные испытания по классической схеме с построением кривой Велера очень трудоемкие, поэтому был принят один из ускоренных методов испытания образцов метод Локати, который, по заключению ряда исследователей, дает наибольшую точность .

Руководствуясь рекомендациями ВНИИМАШа , мы приняли следующий режим нагружения образца при симметричном изгибе в одной плоскости: начальное напряжение ап=16 кг/мм2; приращение напряжения при ступенчато-увеличивающейся нагрузке Аа = 2 кг/мм2; число циклов нагружения на каждом уровне П[ = 105; средняя скорость роста напряжения а = 2Т0~5 кг/мм2 цикл.

Сумма относительных повреждений определялась по трем условным кривым, охватывающим зону возможного расположения фактической кривой усталости.

По найденным суммам относительных повреждений методом графической интерполяции определяли значение искомого предела выносливости, соответствующее — == 1.

Как видно из рис. 1, наибольший предел выносливости имеют образцы, закаленные т.в.ч., а наименьший — образцы, наплавленные пружинной проволокой. Усталостная прочность образцов,

наплавленных порошковыми проволоками, в 1,8-г 2,2 раза выше

прочности образцов, наплавленных пружинной проволокой, в 1,4-И,7 раза выше прочности образцов из стали 45 в состоянии поставки и составляет 75 + 92% прочности-образцов, закаленных тв.ч.

Разрушение образцов из стали в состоянии поставки и образцов, закаленных т.в.ч., характеризуется симметричным развитием, трещины. Местом излома является переход от цилиндрического участка образца к галтели.

Образцы, наплавленные пружинной проволокой, разрушались, по той части слоя, которая была наплавлена с подачей охлаждающей жидкости. У образцов, наплавленных порошковыми проволоками, усталостное разрушение, как правило, начиналось у границы основного металла с наплавленным (по щеке). Происходит как бы вырыв наплавленной шейки вместе с галтелью из основного металла. Отсюда можно сделать вывод, что галтель после наплавки значительно упрочняется.

За время эксплуатационных испытаний наплавленных деталей ходовой части тракторов ДТ-54 (2 года) и ДТ-75 (1 год) случаев поломки не наблюдалось. Детали (коленчатые оси и цапфы рам) показали высокую износостойкость.

Дальнейшая работа над технологией наплавки порошковыми проволоками позволит улучшить прочностные свойства восстановленных деталей