CC BY
9
Volgograd State Technical University Volgograd, Russia
(e-mail: bykov@vstu.ru)
THE STUDY OF THE MEASUREMENT EFFECT UNCERTAINTY ON QUALITY ELECTRONIC THEODOLITE VEGA SERIES TEO-20B FOR VERIFICATION
Abstract. In this paper investigates the impact of uncertainty sources of measurement on quality electronic theodolite Vega series TEO-20B for verification. The results obtained non-traditional method can be included in the state verification schedule. The presented budget can be used to find ways of reducing the impact of sources of uncertainty.
Keywords: theodolite, measurement uncertainty, measurement error, the theodolite, the evaluation of the quality of the marriage from measurements, indirect measurements.
УДК 669.017: 621.791.92
ВОЗМОЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПРИ МНОГОСЛОЙНОЙ НАПЛАВКЕ ЭФФЕКТА КИНЕТИЧЕСКОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ В БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЯХ ПРИ МАРТЕНСИТНОМ И БЕЙНИТНОМ ПРЕВРАЩЕНИИ Малушин Николай Николаевич, к.т.н., Сибирский государственный индустриальный университет,
г.Новокузнецк, Россия (E-mail: nmalushin@mail.ru) Валуев Денис Викторович, к.т.н., доцент, Юргинский технологический институт (филиал) «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» (E-mail: valuevden@ rambler.ru) Осипов Евгений Григорьевич, студент Юргинский технологический институт (филиал) «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
(E-mail: tank.os@mail.ru)
В работе показано, что в наплавленном металле типа быстрорежущих сталей наблюдается эффект кинетической пластичности при мартенситном и бейнитном превращении и ему принадлежит определяющая роль в релаксации напряжений. Показано, что эффект кинетической пластичности можно использовать для регулирования напряженного состояния в наплавленных деталях металлургического оборудования теплостойкими сталями высокой твердости.
Ключевые слова: пластичность, температура, быстрорежущие стали.
В процессе полиморфных превращений в сталях проявляется эффект кинетической пластичности [1, 2]. Одним из видов кинетической пластичности является мартенситная сверхпластичность, проявляющаяся одновременно с мартенситным превращением, когда образуется мартенсит деформации.
Одним из технологических приемов регулирования величины и характера распределения напряжений, а, следовательно, величины и направления деформации, возникающей при закалке инструментальных быстрорежущих сталей, является использование эффекта кинетической пластичности при у^а мартенситном превращении. В процессе такого превращения сталь приобретает повышенную пластичность, в результате чего появляется возможность предупреждать деформацию не в зоне высоких температур, когда сталь находится еще в аустенитном состоянии. Эффект увеличения пластичности в быстрорежущих сталях при температурах на 50-80°С ниже А1 впервые обнаружен и исследован Гуляевым А.П. [2].
Целью настоящей работы является исследование эффекта кинетической пластичности (сверхпластичности)быстрорежущих сталей в процессе мартенситного и бейнитного превращений и доказательства возможности использования данного явления для уменьшения уровня остаточных напряжений в наплавленном металле и уменьшения вероятности образования холодных трещин.
Исследование влияния эффекта кинетической пластичности на характер формирования временных и остаточных напряжений при охлаждении образцов из наплавленного металла типа стали Р18 и стали 12X17 в кованом состоянии производили на установке тепловой микроскопии ИМАШ-5С-69. Образцы, имеющие форму двусторонней «лопаточки» с рабочим сечением 9 мм и длиной рабочей части 46 мм, изготавливали из указанных сталей в отожженном состоянии.
Проявление эффекта кинетической пластичности оценивали по снижению временных напряжений в процессе охлаждения жестко закрепленных образцов в интервале мартенситного превращения. Закрепление осуществляли с помощью электромеханического привода системы нагружения установки. Образцы нагревали в вакууме 5*10"5 мм рт.ст. за счет тепла, выделенного при протекании электрического тока. Нагрев производили до температуры 800°С. После нагрева и выдержки образцы жестко закрепляли для сохранения постоянства его длины при последующем охлаждении. Неизменность длины обусловливала соответствующий рост упругопластической деформации образца при охлаждении. В качестве материала для исследования выбрана быстрорежущая сталь Р18, закаливающаяся на мартенсит, и хромистая коррозионностойкая сталь 12X17, относящаяся к ферритному классу. Из данных рисунка1 видно, что при охлаждении образцов из стали Р18 с температуры 1200°С наблюдается эффект кинетической пластичности при фазовом превращении.
V
ч>
------- 2
Температура, °С Стмь: 1.Р18; 2.12X17;
Рисунок 1 - Формирование временных напряжений в образцах из сталей
Р18 и 12X17
Максимум напряжений на кривые формирования временных напряжений в стали составляет ~ 240°С, что довольно близко температуре начала мартенситного превращения стали Р18 при её закалке с температуры Тн = 1200°С, а минимум 100°С соответствует таким температурам, лежащим выше температуре конца мартенситного превращения (Мкусл>Мк), возрастает предел текучести, а пластичность сплава начинает уменьшаться.
Из данных рисунка 1 видно, что в интервале мартенситного превращения временные напряжения снижаются в полтора-два раза по сравнению с величиной напряжений, накопившихся в аустенитной области. При дальнейшем охлаждении ниже температуры Мкусл напряжения возрастают до 120-180 Мпа из-за увеличения количества мартенсита. С повышением температуры напряжения непрерывно увеличиваются и достигают значений, значительно превышающих остаточные напряжения в стали Р18, претерпевшей
мартенситное превращение. Результаты исследования показали, что в хромовольфрамовом быстрорежущем металле наблюдается эффект повышенной пластичности в момент протекания мартенситного превращения.
В работе [3] и нами исследовано влияния выдержки в бейнитном интервале температур на кинетическую пластичность быстрорежущих сталей Р18 и Р6М5. Испытания проводили на установке ИМАШ-20-75. Образцы изготавливали из кованых отожженных сталей. Нагрев осуществляли в вакууме около 6^10"4Па проходящим через образец током. Температура аустенитизации для стали Р18 составляла 1260°С, а для стали Р6М5 1200°С, выдержка при температуре аустенитизации была 15-20 с.
С увеличением напряжений растяжения в сталях температура начала мартенситного превращения повышается. Для исключения возможности переохлаждения образца температурную область мартенситного превращения предварительно определяли температуру начала релаксации напряжений при непрерывном охлаждении. Проявление кинетической пластичности в температурной области образования структуры нижнего бейнита определяли по изменению длины образца в процессе выдержки при 280°С и постоянных во время испытания растягивающих нагрузках. Характер изменения относительного удлинения 5 показывает, что имеется
инкубационный период, в течение которого увеличения длины образца не наблюдается (рис. 2 а).
о, % «I
1
Гмо <
30 45 61 7} г, лш
300
Л //
б а, %
1 - Сталь Р6М5
2 - СтапР16
а) б) 0
Рисунок 2 - Влияние напряжений и длительности выдержки при 280 С на относительное удлинение стали Р18 (а) и зависимость относительного удлинения сталей Р18 и Р6М5 от величины напряжений
Длительность инкубационного периода зависит от величины напряжений растяжения о в рабочей части образца. С повышением напряжений длительность инкубационного периода уменьшается.
Данные, полученные при исследованиях на установках тепловой микроскопии, проверялись нами путем наплавки по разработанным способам заготовок диаметром 100 мм порошковыми проволоками разного химического состава. Наплавка заготовки осуществлялась на установке для плазменной наплавки тел вращения. Для плазменной наплавки нетоковедущей порошковой проволокой была использована установка, состоящая из манипулятора, задней бабки, модернизированного аппарата А-384 и пульта управления. Источником питания служит выпрямитель аппарата АПР- 401У4. В качестве плазмотрона использован плазмотрон, разработанный сотрудниками кафедры и успешно зарекомендовавший себя в эксплуатации [4].
Валки наплавляли плазменной дугой с подачей в сварочную ванну порошковой проволоки.
Заготовка с припусками под наплавку 10 - 12 мм на сторону устанавливалась в центрах наплавочной установки, затем производился предварительный подогрев до температуры 230°С сжатой дугой без подачи порошковой проволоки. В процессе наплавки шейки валка охлаждались с помощью душирующего устройства с расходом холодной воды до 2 л/мин. После завершения подготовительных операций производилась 4 - 6 -слойная наплавка.
Параметры реального термического цикла с низкотемпературным подогревом и принудительным охлаждением шеек валка соответствуют рекомендуемым. В наплавленном металле отсутствуют трещины, поры и шлаковые включения. Твердость металла после наплавки порошковой проволокой ПП-Р18ЮН составляет ИЯС 52-57. Структура наплавленного металла при этом близка по своему составу к структуре быстрорежущей
стали типа Р18 в закаленном состоянии и состоит из мартенсита (около 60%), карбидов (до 20%) и остаточного аустенита (до 30%).
Промышленные испытания в реальных заводских условиях показали, что изготовленные с применением плазменной наплавки активного слоя теплостойкими сталями высокой твердости с регулируемым термическим циклом рабочие валки стана холодной прокатки 6/100*315 полностью пригодны для условий прокатки и равнения труднодеформируемых сплавов и сталей приповышении в 1,5...2,0 раза стойкости по сравнению с серийными валками [8]. Список литературы
1. Геллер Ю. А. Инструментальные стали /Ю.А. Геллер - М.: Металлургия, 1975. -584с.
2. Гуляев А.П., Сармянова Л.М. Технологическая пластичность быстрорежущих сталей // Металловедение и термическая обработка металлов. - 1969. - №7. - С. 2-9.
3. Федоров Н.С., Зубков Н.С., Крепышева Л.Б. Кинетическая пластичность быстрорежущих сталей при бейнитном превращении // Известия Вузов. Черная металлургия. - 1982. - №10. - С. 95-98.
4. Малушин Н.Н. Причины образования и способы предотвращения холодных трещин в хромовольфрамовом наплавленном металле/Н.Н. Малушин, О.Е. Козырева // Современные проблемы повышения эффективности сварочного производства. Сборник материалов Всероссийской заочной научно- практической конференции. - Тольятти: Изд-во ТГУ,2011. -С.153-155.
5. Малушин Н.Н., Валуев Д.В. Термический цикл и устройства для его реализации при плазменной наплавке деталей металлургического оборудования быстрорежущими теплостойкими сталями//Инновационные технологии и экономика в машиностроении: сборник трудов 1V Международной научно - практической конференции с элементами научной школы для молодых ученых: /Юргинский технологический институт.- Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013.- С.258-262
6. Малушин Н.Н. Обеспечение качества деталей металлургического оборудования на всех этапах их жизненного цикла путем применения плазменной наплавки теплостойкими сталями / Н.Н. Малушин, Д.В. Валуев - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. - 358 с.
Nikolay Nikolaevich Malushin c.t.s.,
Siberian State Industrial University, Novokuznetsk, Russia
654007, city of Novokuznetsk ул. Kirova, 42, 46-32-91, fax: (8-3843) 46-57-92)
(E-mail: nmalushin@mail.ru)
Denis Viktorovich Valuev c.t.s., associate professor,
Yurga Technological Institute (branch) "National Research Tomsk Polytechnic University" (E-mail: valuevden @ rambler.ru) Yevgeny Grigorievich Osipov student
Yurga Technological Institute (branch) "National Research Tomsk Polytechnic University" (E-mail: tank.os@mail.ru)
POSSIBILITY OF APPLICATION IN MULTI-LAYER FILLING OF THE EFFECT OF KINETIC PLASTICITY IN QUICK STEEL STEEL UNDER MARTENCITE AND BEINITE TRANSFORMATION
Abstract. It is shown that in the weld metal type high-speed steels observed kinetic effect of plasticity during martensitic and bainitic transformation and he belongs to the decisive role in stress relaxation. It is shown that the effect of kinetic plasticity can be used to control the state of stress in the weld details of metallurgical equipment heat resistant steels of high hardness. Keywords: plasticity, temperature, high-speed steels.
