CC BY
8
joints. The calculation results obtained strain state of the model joints, the distribution of contact pressures, equivalent and shear stresses. These results can be used for checking calculation and final designing of the shafts. The development of this approach will allow to choice the joints type shaft-hub with a more accurate view of their working conditions.
Keywords: choice, calculation, key joint, spline joint, tightness.
УДК 621.79.03
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ НАГРУЗОК НА ПРОЧНОСТЬ ФЕРРИТОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ УЗЛОВ Котина Наталия Макаровна, к.т.н., доцент (е-mail: ya.kotinanm@ya.ru) Куц Любовь Евгеньевна, к.т.н., доцент (е-mail: kuts70@yandex.ru) Жарков Сергей Юрьевич, студент(е-mail: kuts70@yandex.ru) Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А., г.Саратов, Россия
В процессе диффузионной сварки (ДС) ферритовые детали подвергаются воздействию температуры 800-1000 °С и сжимающего усилия 0,10,5 МПа. В данной работе была проведена оценка высокотемпературной прочности ферритовых материалов с помощью ультразвука.
Ключевые слова: ферритовые элементы, диффузионная сварка, высокотемпературная прочность.
В устройствах радио техники широкое применение находят ферритовые приборы, в конструкциях которых необходимо выполнять крепление ферритовых элементов на металлический корпус. Сварные соединения выполняются диффузионной сваркой и пайкой. Процессы пайки и диффузионной сварки предполагают существенные термомеханические воздействия на ферритовые элементы (температуры от 800 до 10000С, удельные усилия
7 7
сжатия от 0,1^10 до 1,5*10 Па) [1]. В этой связи, необходимы оценки высокотемпературной прочности ферритовых материалов.
По механическим свойствам ферриты относятся к хрупким материалам. Техническая прочность ферритов обычно характеризуется величиной удельной прочности, полученной при испытании на контрольных образцах. Однако большая зависимость прочности ферритов от дефектов требует учета «размерного фактора», влияние которого заключается в изменении величины удельной прочности с увеличением или уменьшением площади поперечного сечения и объема образца. Указанную особенность объясняет статистическая теория прочности хрупких материалов, связывающая значение прочности с наличием статистически распределенных в изделии дефектов. В изделиях большего объема больше вероятность сущест-
вования дефектов и сосредоточения их в нагружаемом сечении, что приводит к уменьшению их прочности по сравнению с изделиями меньшего объема. Представленная на рис. 1 типичная для ферритов зависимость прочностных характеристик от размерного фактора показывает, что прочность при всех видах испытаний снижается с увеличением объема и площади поперечного сечения образцов [2].
аа г
кШ
ж
а„ то- ш
?00 ш
600 -1Ш
500 то
т 800
300 600
ж №
юо 200
0 а
--- ■ . . ¡V
---- г
Рис.1. Влияние объема и площади поперечного сечения Б образца на свойства феррита 50ВЧ2 при различных видах деформации
Для существующей технологии изготовления ферритов характерно наличие в изделиях неоднородностей, дефектов структуры и внутренних напряжений, совершенно случайно распределенных по объему образца. Поэтому при испытании ферритов на прочность наблюдается большая дисперсия величины прочности. Даже в пределах одной партии образцов, с одинаковыми площадью поперечного сечения и объемом (достаточно большим), дисперсия в отдельных случаях достигает 25^30% средней величины.
Для оптимизации технологических режимов диффузионной сварки ферритов с металлами используется ультразвуковой метод.
Испытаниями установлено, что минимальный уровень затухания ультразвукового сигнала при контроле неразъемных соединений составляет 15 дБ. Дефектность соединения оценивается по формуле:
Бд/Б = (Азат — Амат)/20,
где Бд - площадь дефекта; Б - площадь датчика; Азат - значение затухания ультразвука при контроле неразъемного соединения; Амат - значение затухания ультразвука в металлическом материале соединения (минимальный уровень затухания ультразвукового сигнала при контроле соединения).
Ультразвуковой контроль проводился на частоте 5 МГц с помощью дефектоскопа ДУК-66 теневым методом в иммерсионном варианте. Получена линейная зависимость величины затухания ультразвука от относительной площади дефекта в двухслойных соединениях (рис. 2, а). Затухание
УЗ-сигнала при переходе от дефектного соединения (8д/8 = 1) к бездефектному изменяется примерно на 20 дБ [3]. Допустимая дефектность соединения для большинства изделий меньше 0,5. В технически обоснованных случаях требования могут повышаться или понижаться.
Оценка качества ферритометаллических соединений проводилась ультразвуковым методом контроля и визуально (на наличие трещин и сколов) (табл. 1).
Таблица 1 -Результаты прохождения ультразвука через соединения
феррита с металлом
Р, Па Значения величины затухания, дБ, при температуре сварки, °С, и времени сварки, мин
850 900 1000
15 20 25 15 20 25 15 20 25
1,6х107 31; 33 21 30 27 34 17 31; 28 31 33
29; 38 - 34 23 35 - 19; 28 37 24
30 - 37 - 31 - 31; 26 31 28
1,9х107 30 - 34 38; 27 34 28 31 24 28
28 - 35 36; 34 33 31 24 28 19
27 - 30 17 31 - 26 24 19
2,2х107 22 - - - 23; 28 19 16 29 20
34 23 - - 21; 21 29 21 18 23
21 30 - - 26; 20 30 21 30 25
Примечание. Прочерк означает, что образцы после сварки разрушились.
Анализ полученных результатов показал, что вероятность появления дефектных соединений, забракованных при визуальном осмотре (по трещинам, сколам и непроварам), снижается с повышением температуры сварки (табл. 2).
Таблица 2 - Зависимость дефектности соединений от температуры сварки
Температура сварки, °С Общее количество соединений Брак, шт Вероятность появлений
общий непровар брака непровара
850 44 24 8 0,545 0,18
900 31 6 5 0,19 0,15
1000 33 4 3 0,12 0,09
Полученные результаты можно объяснить тем, что при температуре 850°С прокладка из медной фольги между МД-пластиной и ферритом только начинает размягчаться и еще не достигает пластичного состояния. В результате этого феррит, обладающий высокой хрупкостью, не выдерживает механических напряжений, которые возникают в процессе сварки при приложении давления, и растрескивается. Прочного соединения между свариваемыми поверхностями не образуется из-за малой площади фактического контакта между ними. Это подтверждают результаты ультразвуко-
вого контроля, которые показывают значительное затухание ультразвука в образцах, полученных при давлении 1,6 х 10 Па (Азат до 29 - 37 дБ). С повышением давления до 2,2х10 Па и при температуре 850°С площадь фактического контактирования увеличивается и амплитуда затухания Азат = 21 - 23 дБ (рис. 2,б).
ДлггШ
--!-----1-
аI 0.2 о.1 вл з.5 а.б о,т ад ая г,} ';\
а
Азат, №
1С 1.9 2,2 Р-Ю7,Па
б
б 900 950 1ООО ТЛ в
Рис. 2. Зависимость величины затухания ультразвуковых колебаний от: а - площади дефекта; б - давления; в - температуры
Снижение величины Азат происходит и при увеличении температуры (рис. 2, в). В этом случае растет пластичность медной фольги, феррит практически не растрескивается и влияние давления на возникновение прочного соединения становится определяющим. Количество изделий с минимальным затуханием ультразвуковых колебаний возрастает по мере увеличения температуры сварки и повышения давления. Наилучшие результаты были получены при температуре 1000°С и давлении 2,2х10 Па (табл. 2).
Время сварки влияет на качество соединений только при повышенных температурах (900 и 1000°С): при давлении (1,6 и 1,9)х10 Па с увеличением времени качество сварки повышается, однако при давлении 2,2х10 Па лучшие результаты получены при наименьшем времени сварки - 15 мин. Это можно объяснить тем, что с увеличением времени сварки возрастает вероятность восстановительных процессов в окислах феррита, которые могут ухудшить качество соединений.
Список литературы
1. Конюшков Г.В. Специальные методы сварки давлением: учеб. пособие / Г.В. Ко-нюшков, Р.А. Мусин. Саратов: Ай Пи Эр Медиа. 2009. 632 с.
2. Высокотемпературная прочность ферритогранатов в условиях пайки и диффузионной сварки / Л.Е. Куц, Г.В. Конюшков, О.Ю. Жевалев и др.// Антенны. 2013. №7. С. 21-23.
3. Применение ультразвукового метода контроля для ферритометаллических узлов / Н.М. Котина, О.Ю. Жевалев, Г.В. Конюшков, Л.Е. Куц / Антенны. 2013. №7. С. 25-27.
Kuts Love Evgshenevna, candidate of technical sciences, associate professor, «SARATOV STATE TECHNICAL UNIVERSITY OF A NAME GAGARIN YU.A», SARATOV, RUSSIA, (е-mail: kuts70@yandex.ru)
Kotin Natalia Makarovna, candidate of technical sciences, associate professor, «saratov state technical university of a name gagarin yu.a», saratov, russia
Zharkov Sergey Yurievich, student
ASSESSMENT OF LOADS OF HIGH STRENGTH FERRITE METAL
PARTS
In the process of diffusion welding (DW) ferrite parts are exposed to temperatures 800-1000° C, and the compressive force of 0.1-0.5 MPa. In this paper was evaluated high strength ferrite materials using ultrasound.
Tags: ferrite elements, diffusion welding, high temperature strength.
УДК 331.4
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ ВИБРОЗАЩИТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ Кочетов Олег Савельевич, д.т.н., профессор Московский технологический университет, г.Москва, Россия (e-mail: o_kochetov@mail.ru)
В статье рассмотрены вопросы проектирования и испытаний систем виброизоляции для технологического оборудования на примере виброизоляции оборудования ткацкого цеха с учетом статических и динамических реакций оборудования в опорных точках, а также жесткости и собственной частоты колебаний межэтажного перекрытия производственного здания.
Ключевые слова: система виброизоляции, межэтажное перекрытие, статические и динамические реакции, тарельчатый виброизолятор.
В связи с тем, что вибрация является одним из основных вредных производственных факторов [1,5] в рабочей зоне операторов технологического оборудования, то одной из актуальных задач исследователей на современном этапе является создание эффективных технических средств виброзащиты производственного персонала. Сложность вопроса заключается в том, что размещение нового, более высокопроизводительного оборудова-
