Отправить статью по E-mail Экспериментальное исследование кинетики остаточных напряжений в упрочненных полых цилиндрических образцах из сплава Д16Т при осевом растяжении в условиях ползучести
- Авторы: Радченко В.П.1, Кирпичев В.А.2, Лунин В.В.1, Филатов А.П.2, Морозов А.П.1
-
Учреждения:
- Самарский государственный технический университет
- Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
- Выпуск: Том 20, № 2 (2016)
- Страницы: 290-305
- Раздел: Статьи
- URL: https://journal-vniispk.ru/1991-8615/article/view/20498
- DOI: https://doi.org/10.14498/vsgtu1468
- ID: 20498
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Экспериментально исследовано влияние растягивающей осевой нагрузки на релаксацию остаточных напряжений в поверхностно упрочненных полых цилиндрических образцах из алюминиевого сплава Д16Т при температуре 125 ℃. Упрочнение выполнено пневмодробеструйной обработкой поверхности дробью. Описаны установки для испытаний и методика эксперимента. Получены экспериментальные кривые ползучести упрочненных образцов при осевых нагрузках 353, 385, 406.2 и 420 МПа при длительности испытаний 100-160 часов. Методом колец и полосок определены поля осевых и окружных остаточных напряжений после процесса упрочнения и после ползучести при заданных температурносиловых условиях нагружения. Установлено, что по сравнению со случаем термоэкспозиции (температурная выдержка без нагрузки) под действием растягивающей нагрузки $\bar \sigma$ происходит существенное качественное и количественное изменение остаточных напряжений. Термоэкспозиция практически не влияет на процесс релаксации остаточных напряжений, а приложение нагрузки привело к существенной релаксации остаточных напряжений и изменению их характера распределения: окружное и осевое остаточные напряжения эволюционируют от сжимающих до растягивающих при росте осевой растягивающей нагрузки. Происходит изменение глубины залегания остаточных напряжений с увеличением растягивающей нагрузки с величины 600 мкм в исходном состоянии после пневмодробеструйной обработки до величины 250-300 мкм после ползучести при заданных нагрузках. Отмечено, что с точки зрения инженерных приложений выявленные закономерности изменения остаточных напряжений в упрочненных образцах из сплава Д16Т необходимо учитывать при прогнозировании характеристик сопротивления усталости поверхностно упрочненных деталей из этого сплава, работающих при повышенных температурах.
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Владимир Павлович Радченко
Самарский государственный технический университет
Email: radch@samgtu.ru
(д.ф.-м.н., проф.; radch@samgtu.ru; автор, ведущий переписку), заведующий кафедрой, каф. прикладной математики и информатики. Россия, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244
Виктор Алексеевич Кирпичев
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
Email: sopromat@ssau.ru
(д.т.н., проф.; sopromat@ssau.ru), профессор, каф. сопротивления материалов Россия, 443086, Самара, Московское ш., 34
Валентин Валериевич Лунин
Самарский государственный технический университет
Email: luloon@mail.ru
(luloon@mail.ru), каф. прикладной математики и информатики Россия, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244
Анатолий Петрович Филатов
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева(к.т.н., доц.), доцент, каф. сопротивления материалов Россия, 443086, Самара, Московское ш., 34
Андрей Павлович Морозов
Самарский государственный технический университет
Email: andre15@inbox.ru
(andre15@inbox.ru), аспирант, каф. прикладной математики и информатики Россия, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244
Список литературы
- Кравченко Б. А., Круцило В. Г., Гутман Г. Н. Термопластическое упрочнение - резерв повышения прочности и надежности деталей машин. Самара: СамГТУ, 2000. 216 с.
- Павлов В. Ф., Кирпичев В. А., Вакулюк В. С. Прогнозирование сопротивления усталости поверхностно упрочненных деталей по остаточным напряжениям. Самара: СНЦ РАН, 2012. 125 с.
- Колотникова О. В. Эффективность упрочнения методами поверхностного пластического деформирования деталей, работающих при повышенных температурах // Проблемы прочности, 1983. № 2. С. 112-114.
- Радченко В. П., Кочеров Е. П., Саушкин М. Н., Смыслов В. А. Экспериментальное и теоретическое исследование влияния растягивающей нагрузки на релаксацию остаточных напряжений в упрочненном цилиндрическом образце в условиях ползучести // ПМТФ, 2015. Т. 56, № 2. С. 169-177. doi: 10.15372/PMTF20150217.
- Биргер И. А. Остаточные напряжения. М.: Машгиз, 1963. 262 с.
- Егоров В. И., Митряев К. Ф., Крамаровский Б. И. Релаксация остаточных напряжений в жаропрочных сталях и сплавах / Исследования обрабатываемости жаропрочных и титановых сплавов, Вып. 5. Куйбышев: Куйбышев. авиац. ин-т, 1978. С. 90-96.
- Папшева Н. Д. Влияние температуры на устойчивость эффекта упрочнения / Поверхностное упрочнение деталей машин и инструментов. Куйбышев: КПтИ, 1976. С. 68- 71.
- Цейтлин В. И., Колотникова О. В. Релаксация остаточных напряжений в деталях ГТД в процессе эксплуатации // Проблемы прочности, 1980. № 8. С. 46-48.
- Маталин Л. А. Технологические методы повышения долговечности деталей машин. Киев: Техника, 1971. 144 с.
- Гецов Л. Б. Детали газовых турбин (материал и прочность). Л.: Машиностроение, 1982. 296 с.
- Гринченко И. Г. Упрочнение деталей из жаропрочных и титановых сплавов. М.: Машиностроение, 1971. 120 с.
- Радченко В. П., Кирпичев В. А., Лунин В. А. Влияние термоэкспозиции на остаточные напряжения образцов из сплава ЭП742 после ультразвукового упрочнения // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Техн. науки, 2012. № 3(35). С. 147-154.
- Khadraoui M., Cao W., Castex L. Experimental investigations and modelling of relaxation behaviour of shot peening residual stresses at high temperature for nickel base superalloys // Materials Science and Technology, 1997. vol. 13, no. 4. pp. 360-367. doi: 10.1179/mst.1997. 13.4.360.
- Buchanan D. J., John R. Relaxation of shot-peened residual stresses under creep loading // Scripta Materialia, 2008. vol. 59, no. 3. pp. 286-289. doi: 10.1016/j.scriptamat.2008.03. 021.
- Xie L., Jiang C., Ji V. Thermal relaxation of residual stresses in shot peened surface layer of (TiB + TiC)/Ti-6Al-4V composite at elevated temperatures // Materials Science and Engineering: A, 2011. vol. 528, no. 21. pp. 6478-6489. doi: 10.1016/j.msea.2011.04.075.
- Foss B. J., Gray S., Hardy M. C., Stekovic S., McPhail D. S., Shollock B. A. Analysis of shot-peening and residual stress relaxation in the nickel-based superalloy RR1000 // Acta Materialia, 2013. vol. 61, no. 7. pp. 2548-2559. doi: 10.1016/j.actamat.2013.01.031.
- Prev´ey P., Hornbach D., Mason P. Thermal residual stress relaxation and distortion in surface enhanced gas turbine engine components / Proceedings of the 17th Heat Treating Society Conference and Exposition and the 1st International Induction Heat Treating Symposium; D. L. Milam et.al. ASM, Materials Park, OH, 1998. pp. 3-12, http: //www.lambdatechs.com/documents/219.pdf.
- Hoffmann J., Scholtes B, V¨ohringer O., Macherauch E. Thermal Relaxation of Shot Peening Residual Stresses in the Differently Heat Treated Plain Carbon Steel Ck 45 / Proceedings of the International Conference Shot Peening. vol. 3; eds. H. Wohlfahrt, R. Kopp, O. V¨ohringer. Oberursel: DGM Informationsgesellschaft, 1987. pp. 239-246, http://www. shotpeener.com/library/pdf/1987102.pdf.
- Радченко В. П., Саушкин М. Н. Прямой метод решения краевой задачи релаксации остаточных напряжений в упрочненном изделии цилиндрической формы при ползучести // ПМТФ, 2009. Т. 50, № 6. С. 90-99.
- Радченко В. П., Цветков В. В. Кинетика напряженно-деформированного состояния в поверхностно упрочненном цилиндрическом образце при сложном напряженном состоянии в условиях ползучести // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки, 2014. № 1(34). С. 93-108. doi: 10.14498/vsgtu1313.
- Радченко В. П., Саушкин М. Н. Ползучесть и релаксация остаточных напряжений в упрочненных конструкциях. М.: Машиностроение-1, 2005. 226 с.
- Радченко В. П., Саушкин М. Н. Математические модели восстановления и релаксации остаточных напряжений в поверхностно упрочненном слое цилиндрических элементов конструкций при ползучести // Изв. вузов. Машиностроение, 2004. № 11. С. 3-17.
- Саушкин М. Н., Афанасьева О. С. Исследование процесса релаксации остаточных напряжений в поверхностно упрочненном слое отверстия диска газотурбинного двигателя // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки, 2007. № 2(15). С. 51-59. doi: 10.14498/vsgtu530.
- Саушкин М. Н., Афанасьева О. С., Просвиркина Е. А. Оценка релаксации остаточных напряжений в упрочненной вращающейся лопатке при ползучести // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки, 2007. № 1(14). С. 62-70. doi: 10.14498/vsgtu489.
- Кирпичев В. А., Саушкин М. Н., Афанасьева О. С., Смыслов В. А. Прогнозирование предела выносливости упрочненных деталей при повышенной температуре // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки, 2010. № 1(20). С. 218-221. doi: 10.14498/ vsgtu789.
- Иванов С. И. К определению остаточных напряжений в цилиндре методом колец и полосок / Остаточные напряжения, Вып. 53. Куйбышев: Куйбышев. авиац. ин-т, 1974. С. 32-42.
- Иванов С. И. Определение остаточных напряжений в поверхностном слое цилиндра / Вопросы прочности элементов авиационных конструкций, Вып. 48. Куйбышев: Куйбышев. авиац. ин-т, 1971. С. 153-168.
- Радченко В. П., Павлов В. Ф., Саушкин М. Н. Исследование влияния анизотропии поверхностного пластического упрочнения на распределение остаточных напряжений в полых и сплошных цилиндрических образцах // Вестн. ПНИПУ. Механика, 2015. № 1. С. 130-147. doi: 10.15593/perm.mech/2015.1.09.
- Лунин В. В. Методы расчета напряженно-деформированного состояния и предела выносливости упрочненных цилиндрических деталей с концентраторами напряжений при ползучести: Диссертация.. кандидата технических наук: 01.02.04 / [Место защиты: Пермский национальный исследовательский политехнический университет]. Пермь, 2015. 173 с.
Дополнительные файлы
