Increasing the life of restored machine parts by residual stress management

Abstract

Восстановление деталей обеспечивает повторное и неоднократное использование до 70 % изношенных деталей. Восстановление деталей является экономически целесообразным, себестоимость восстановления обычно не превышает 30 % стоимости новых деталей. Однако использование большинства методов и технологий восстановления деталей приводит к снижению их долговечности в сравнении с новыми. Для высоконагруженных валов фактором, определяющим их долговечность, является сопротивление усталости. Первостепенным фактором, влияющим на усталостную прочность детали, является состояние поверхностного слоя. Доминирующее значение в повышении сопротивления усталости восстановленных деталей принадлежит физико-механическим свойствам поверхностного слоя, упрочнению и остаточным напряжениям. В статье рассмотрена технология восстановления деталей с использованием электроконтактной приварки металлической ленты. Получены данные о поверхностных остаточных напряжениях, возникающих в результате приварки покрытия. Результаты измерений показали высокую нагруженность поверхностного слоя. Рассмотрены варианты снижения остаточных напряжений в восстановленных деталях применением поверхностного пластического деформирования и электроконтактного упрочнения. Для повышения долговечности деталей, восстановленных электроконтактной приваркой металлической ленты, рекомендовано применение электроконтактного упрочнения. Применение этого способа позволяет повысить предел выносливости восстановленных деталей в 1,5…2,5 раза. Ключевые слова: восстановление деталей, долговечность, предел выносливости, остаточные напряжения, поверхностное пластическое деформирование, электроконтактное упрочнение. Введение Основными причинами отказов машин являются износ (до 60 % отказов) и механические повреждения деталей (около 20 %). Большая часть (до 70 %) изнашивающихся деталей-это детали с сечением цилиндрической формы (валы, оси), работающие в условиях сопряжения. До 80 % изношенных деталей выбраковывается при износе до 0,6 мм, причем большинство из нихпри износе до 0,3 мм [1, 2]. Долговечность высоконагруженных валов и осей по большей части определяется их сопротивлением усталости, так как они эксплуатируются в условиях динамических, повторных и знакопеременных нагрузок [3, 4]. Эксплуатационные свойства деталей-сопротивление усталости, износостойкость, коррозионная стойкость и др.-зависят от качества поверхностного слоя. Поверхностным слоем называют слой металла, имеющий структуру, фазовый и химический состав, отличающиеся от основной массы детали. Поверхностный слой характеризуется макро-и микрогеометрическими параметрами и физико-механическими свойствами. К геометрическим параметрам относят шероховатость, волнистость, отклонения от заданной геометрической формы. Набор физико-химических параметров включает структуру, фазовый состав, химический состав, механические свойства, деформацию (наклеп), остаточные напряжения. При восстановлении изношенных деталей машин наиболее распространенным способом является нанесение металлических покрытий. Тот или иной вариант восстановления применяе...