CC BY
77
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №3/2016 ISSN 2410-700Х_
УДК 621.791
Михайлов Владимир Егорович, канд. тех. наук, доцент, Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова,
Технологический институт, г. Якутск, РФ E-mail: mv59@mail.ru Лотов Артем Радимирович, студент, Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова,
Технологический институт, г. Якутск, РФ E-mail: lotar2r@mail.ru Лотов Артур Радимирович, студент, Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова,
Технологический институт, г. Якутск, РФ E-mail: lotar2r@mail.ru
ИССЛЕДОВАНИЕ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ МАТЕРИАЛОВ РАМ БОЛЬШЕГРУЗНЫХ САМОСВАЛОВ НА СОПРОТИВЛЯЕМОСТЬ ХОЛОДНЫМ ТРЕЩИНАМ
Аннотация
В статье рассматриваются проблемы трещинообразования и разрушения несущих элементов рам самосвалов под действием единичных динамических нагрузок. Предлагается методика оценки технологической прочности сварных соединений материалов рам, которая позволяет изучить кинетику развития замедленного разрушения и внести соответствующие рекомендации по выбору технологии процесса сварки, сварочных материалов.
Ключевые слова
Разрушения несущих элементов, трещинообразование, динамические нагрузки.
В сравнении с 180-тонными «БелАЗами» модели 7521, производительность «Komatsu 830Е» выше на 30%, что связано с более высокими показателями эксплуатационной скорости и коэффициента технической готовности. Автосамосвалы «БелАЗ» в техническом уровне не уступают аналогичным автосамосвалам других мировых производителей, но по стоимости дешевле. При этом автосамосвалы «БелАЗ», одинаковой грузоподъемности и производительности с другими аналогами, существенно уступают им по надежности. Наиболее тяжелые последствия наблюдаются в случае трещинообразования и разрушения несущих элементов рам. Отказы этого типа занимают около 45% от всего количества отказов самосвалов [1, С. 43].
Наиболее напряженные узлы рамы, особенно, в местах перекрещивающихся сварных швов со временем накапливают усталостные повреждения и, в конечном счете, появляются трещины. Эти трещины в первое время растут медленно, затем при понижении температуры или под действием единичных динамических нагрузок превышающих допустимые могут перейти в хрупкое разрушение. Поэтому любая обнаруженная трещина подлежит ремонту [2, С. 24].
В ходе проведения исследовательских работ для сравнения и определения свойств материалов рам выявлено следующее:
1) Химический состав материала рамы самосвала «Komatsu» определили спектральным методом: 0.12% углерода, 1.37% марганца, 0.25% кремния, 0.02% хрома, 0.02% никеля, 0.02% меди, 0.024% алюминия, до 0.005% фосфора, до 0.003% серы. Примерная марка образца по химическому составу пробы соответствует стали марки 09Г2 (ГОСТ 19281-89). Микроструктура металла образца представляет собой перлит и феррит с величиной зерна 12 баллов по шкале ГОСТ 5639-82, что соответствует среднему размеру зерна 5,6 мкм. Твердость по Бринеллю 154 НВ.
2) Рама автосамосвалов «БелАЗ» изготовлена из низколегированной стали 10ХСНД ГОСТ19281-89. Химический состав стали рамы: 0,12% углерода, 0,89% кремния, 0,73% марганца, 0,97 хрома, 0,66 никеля,
0,36 меди, 0,026 алюминия. Микроструктура металла представляет собой перлит и феррит с величиной зерна 10 баллов по шкале ГОСТ 5639-82, что соответствует среднему размеру зерна ~ 12 мкм. Твердость по Бринеллю получен 169 НВ 2,5/184.
В свою очередь, технологическая прочность низколегированных сталей повышенной и высокой прочности зависит, в основном, от сопротивляемости этих сталей образованию холодных трещин, которую определяют по ГОСТ 26388-84 [3]. Этот ГОСТ включает в себя испытание из цилиндрических вставок -образцы «Имплант» и жестких проб типа «Теккен» (Рис.1).
Швы в пробах заваривали электродами УОНИ 13/55 диаметром 4 мм. Режим сварки: 1св = 170А, ид = 26-28 В, Усв = 2,5 мм/с. Уровень содержания водорода в шве изменялся, примерно, с 3 до 5 см3/100 г, определенный глицериновым методом [4, С. 12].
Жесткая проба «Теккен» Пластина для образцов «Имплант»
Рисунок 1 - Внешний вид образцов и расположение датчиков" (Вид сверху)
Трещины в этих пробах образуются в результате действия высоких остаточных напряжений в корне сварного шва на концентраторе, создаваемом непроваром (Рис.2).
Рисунок 2 - Общий вид образовавшейся трещины на жёсткой пробе «Теккен»
Рисунок 3 - Общий установки замедленного разрушения «Имплант» и диагностический комплекс акустической эмиссии «Эксперт-2014»
-—"
21 05 2014 11 46 5 1 м
ИМ
21 «2014 И 469 """
21 05.201411 465 Время Минуты
Рисунок 4 - Совмещенные параметры сигналов разных параметров АЭ от времени замедленного разрушения образца «Теккен»
Испытания на цилиндрических образцах типа «Имплант» проводились на установке ЗР «Имплант», согласно ГОСТ 26388-84 (Рис.3). Швы на пробах заваривали электродами УОНИ 13/55 диаметром 4 мм. Режим сварки: 1св = 160А, ид = 26 В, Vсв = 2,5 мм/с. Уровень содержания водорода в шве изменялся, примерно, с 3 до 5 см3/100 г, определенный глицериновым методом [4, 13].
Как известно, параметры сигналов акустической эмиссии (АЭ) полностью коррелируют с механическими параметрами процессов разрушения и деформации материалов, что подтверждается многими работами [5, С. 54]. Сигналы АЭ на образцах регистрировались с помощью акустико-эмиссионного диагностического комплекса «Эксперт-2014», являющейся диагностической системой, позволяющей получать как амплитудные, так и энергетические характеристики акустической эмиссии (Рис.3).
Достоверность полученных данных было реализовано с помощью локации сигналов АЭ на образцах, посредством применения акустических антенн из трех и более датчиков АЭ, и современных аппаратных средств на базе высокопроизводительных процессоров.
На графиках параметров сигналов АЭ для жесткой пробы Теккен (Рис.4), отчетливо выделяется момент страгивания макротрещины по времени. Исходя из вышеуказанного, можно выделить три стадии развития холодных трещин на образце Теккен:
- 1-я стадия накопление повреждений, движение дислокаций, развитие микротрещин и т.д. под действием остаточных напряжений (участок от точки 1 до точки 2 - момент страгивания трещины);
- 2-я стадия развитие трещины, слияние микротрещин (участок от точки 2 до точки 3);
- 3-я релаксация остаточных напряжений (участок от точки 3 до точки 4);
Далее исходя из полученных данных и анализа всех факторов влияющих на сопротивляемость холодным трещинам материалов рам автосамосвалов, нами будет предлагаться технологический процесс ремонта рам с дефектами в виде трещин, для организаций эксплуатирующих горнодобывающую техники в условиях отрицательных температур. Выводы
• Анализ совокупности параметров АЭ позволяет достаточно четко выделить момент образования микротрещин в образцах, что в свою очередь является одним из ключевых параметров образования холодных трещин в сварном соединении;
• Предложенная методика позволит более точно оценить технологическую прочность сварных соединений материалов рам, также изучить кинетику развития замедленного разрушения, и внести соответствующие рекомендации по выбору технологии процесса сварки, сварочных материалов и т.д.
Список использованной литературы:
1. О.И.Слепцов, Б.С.Шульгинов, В.Е.Михайлов и др. Повышение прочности сварных металлоконструкций горнодобывающей и транспортной техники в условиях Севера. - Новосибирск: Наука, 2012. - 183 с.
2. Повышение прочности сварных соединений конструкций для Севера. /Слепцов О.И., Михайлов В.Е., Петушков В.Г. и др. - Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1989,- 202с.
3. ГОСТ 26388-84. Соединения сварные. Методы испытаний на сопротивляемость образования холодных трещин при сварке плавлением. - М.: Издательство стандартов. 1985.- 22 с.
4. ГОСТ 23338-91 Сварка металлов. Методы определения диффузионного водорода в наплавленном металле и металле шва. Взамен ГОСТ 23338-78. - М.: Издательство стандартов. 1991. - 20 с.
5. Буйло С.И., Попов А.В. Акустико-эмиссионный метод оценки параметров процесса накопления повреждений в задаче прогнозирования ресурса изделий ответственного назначения / Дефектоскопия РАН. - 2002, N9, с. 45-53.
© Михайлов В.Е., Лотов А.Р., Лотов А.Р., 2016
УДК 687.122
Моисеева Людмила Олеговна
канд. техн. наук, преп. МГУДТ, г. Москва E-mail: galks@yandex.ru Комбарова Татьяна Владимировна магистр МГУДТ, г. Москва E-mail: kombarova.t@mail.ru
РУССКИЙ ВОЕННЫЙ МУНДИР КАК ИСТОЧНИК ВДОХНОВЕНИЯ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ОДЕЖДЫ В СТИЛЕ "МИЛИТАРИ"
Аннотация
Статья посвящена исследованию элементов русского военного мундира на всех этапах его существования, анализу пути формирования современного стиля «милитари» в одежде и обоснованию его
