Obrabotka Metallov. 2017 no. 2(75)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (75) 2017 67 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ УДК 620.178.7 ВЛИЯНИЕ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ СТАЛИ РАЗРУШЕНИЮ ПРИ МНОГОКРАТНОМ ДИНАМИЧЕСКОМ СЖАТИИ А.И. ПОПЕЛЮХ 1 , канд. техн. наук, доцент С.В. ВЕСЕЛОВ 1 , канд. техн. наук, доцент Д.Д. МУНКУЕВА 1 , магистрант В.В. ТИМОНИН 2 , канд. техн. наук, зав. лабораторией В.Н.КАРПОВ 2 , научный сотрудник ( 1 НГТУ, г. Новосибирск, 2 ИГД СО РАН, г. Новосибирск ) Поступила 10 марта 2017 Рецензирование 10 апреля 2017 Принята к печати 10 мая 2017 Попелюх А.И. – 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20 Новосибирский государственный технический университет e-mail: aip13@ mail. Ресурс работы высокопроизводительных ударных машин, как правило, не превышает нескольких десят- ков часов машинного времени. Научные исследования показывают, что процесс разрушения деталей гор- ных машин часто инициируют неметаллические включения и внутренние дефекты структуры стали. Од- ним из наиболее перспективных научных методов оценки влияния неметаллических включений является математическое моделирование. В работе проанализированы размер, форма и морфология неметаллических включений в десяти плавках стали 45. На основании полученных результатов проведено математическое моделирование интенсивности поля напряжений вблизи дефектов различного типа в условиях нагружения образцов динамическим сжатием. Достоверность данных численного моделирования подтверждена измере- нием фактической величины зональных напряжений первого рода методом рентгеноструктурного анализа. Установлено, что при динамическом сжатии вблизи пор и низкопрочных включений в основном материале формируются области с высоким уровнем локальных напряжений, при этом вблизи высокопрочных включе- ний в граничной области основного материала величина напряжений незначительна. Для изготовления дета- лей ударных механизмов предложено использовать стали, в структуре которых при выплавке формируются включения, твердость которых превышает твердость матрицы. Ключевые слова: сталь, неметаллические включения, внутренние напряжения, разрушение, надежность. DOI: 10.17212/1994-6309-2017-2-67–78 Введение В настоящее время наиболее перспективные способы бурения основаны на использовании оборудования ударного действия. Высокая энер- гия ударных импульсов позволяет эффективно разрушать горную породу, однако одновременно является причиной быстрого разрушения дета- лей ударных машин, ресурс которых обычно не превышает нескольких десятков часов машин- ного времени [1]. Традиционно ответственные детали ударных механизмов изготавливают из среднеуглеродистых сталей, которые упроч- няют закалкой с последующим низким отпу- ском. Исследования усталостного разрушения высокопрочных сталей свидетельствуют, что