ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Ресурс работы высокопроизводительных ударных машин, как правило, не превышает нескольких десятков часов машинного времени. Научные исследования показывают, что процесс разрушения деталей горных машин часто инициируют неметаллические включения и внутренние дефекты структуры стали. Одним 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 измерением 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 включений в граничной области основного материала величина напряжений незначительна. Для изготовления деталей ударных механизмов предложено использовать стали, в структуре которых при выплавке формируются включения, твердость которых превышает твердость матрицы

1. Downhole high-pressure air hammers for open pit mining / A.A. Repin, B.N. Smolyanitsky, S.E. Alekseev, A.I. Popelyukh, V.V. Timonin, V.N. Karpov // Journal of Mining Science. – 2014. – Vol. 50, no. 5. – P. 929–937. – doi: 10.1134/S1062739114050123.

2. Murakami Y., Nomoto T., Ueda T. Factors influencing the mechanism of superlong fatigue failure in steels // Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures. – 1999. – Vol. 22, iss. 7. – Р. 581–590. – doi: 10.1046/j.1460-2695.1999.00187.x.

3. Bergengren Y., Larsson M., Melander A. The influence of machining defects and inclusions on the fatigue properties of a hardened spring steel // Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures. – 1995. – Vol. 18, iss. 10. – Р. 1071–1087. – doi: 10.1111/j.1460-2695.1995.tb00840.x.

4. Estimation of maximum inclusion size and fatigue strength in high-strength ADF1 steel / J.M. Zhang, J.F. Zhang, Z.G. Yang, G.Y. Li, G. Yao, S.X. Li, W.J. Hui, Y.Q. Weng // Materials Science and Engineering: A. – 2005. – Vol. 394, iss. 1–2. – P. 126–131. – doi: 10.1016/j.msea.2004.11.015.

5. Influence of nonmetallic inclusions on endurance of percussive machines / A.A. Repin, S.E. Alekseev, A.I. Popelyukh, A.M. Teplykh // Journal of Mining Science. – 2011. – Vol. 47, iss. 6. – Р. 798–807. – doi: 10.1134/S1062739147060128.

6. Исследование конструктивной прочности материалов после комбинированного упрочнения и специальных видов сварки / А.В. Плохов, А.И. Попелюх, С.В. Веселов, А.Г. Тюрин, А.А. Никулина. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2015. – 392 с. – ISBN 978-5-7782-2635-7.

7. Influence of inclusion size on fatigue behavior of high strength steels in the gigacycle fatigue regime / J.M. Zhang, S.X. Li , Z.G. Yang, G.Y. Li, W.J. Hui, Y.Q. Weng // International Journal of Fatigue. – 2007. – Vol. 29, iss. 4. – Р. 765–771. – doi: 10.1016/j.ijfatigue.2006.06.004.

8. Dominguez G.M.A. Prediction of very high cycle fatigue failure for high strength steels, based on the inclusion geometrical properties // Mechanics of Materials. – 2008. – Vol. 40, iss. 8. – Р. 636–640. – doi: 10.1016/j.mechmat.2008.03.001.

9. On the critical inclusion size of high strength steels under ultra-high cycle fatigue / Z.G. Yang, J.M. Zhang, S.X. Li, G.Y. Li, Q.Y. Wang, W.J. Hui, Y.Q. Weng // Materials Science and Engineering: A. – 2006. – Vol. 427, iss. 1–2. – Р. 167–174. – doi: 10.1016/j.msea.2006.04.068.

10. Явойский В.И., Рубенчик Ю.И., Окенко А.П. Неметаллические включения и свойства стали. – М.: Металлургия, 1980. – 284 с.

11. Murakami Y. Metal fatigue: effects of small defects and nonmetallic inclusions. – Amsterdam: Elsevier, 2002. – 369 p. – ISBN 9780080440644.

12. Influence of non-metallic inclusions on the fatigue properties of heavily cold drawn steel wires / K. Lambrighs, I. Verpoest, B. Verlinden, M. Wevers // Procedia Engineering. – 2010. – Vol. 2, iss. 1. – Р. 173–181. – doi: 10.1016/j.proeng.2010.03.019.

13. Lankford J. Initiation and early growth of fatigue cracks in high strength steel // Engineering Fracture Mechanics. – 1977. – Vol. 9, iss. 3. – P. 617–624. – doi: 10.1016/0013-7944(77)90074-1.

14. The fatigue behaviors of zero-inclusion and commercial 42CrMo steels in the super-long fatigue life regime / Z.G. Yang, S.X. Li, J.M. Zhang, J.F. Zhang, G.Y. Li, Z.B. Li,W.J. Hui, Y.Q. Weng // Acta Materialia. – 2004. – Vol. 52, iss. 18. – Р. 5235–5241. – doi: 10.1016/j.actamat.2004.06.031.

15. Заславский А.Я. Современные автоматные стали. Состав, включения, свойства. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005. – 205 с. – ISBN 5-696-03332-6.

16. Шпис Х.И. Поведение неметаллических включений в стали при кристаллизации и деформации. – М.: Металлургия, 1971. – 125 с.

17. Финкель В.М. Физические основы торможения разрушения. – М.: Металлургия, 1977. – 359 с.

18. Штремель М.А. Прочность сплавов. Ч. 1. Дефекты решетки. – М.: Металлургия, 1982. – 280 с.

19. Горелик С.С., Скаков Ю.А., Расторгуев Л.Н. Рентгенографический и электронно-оптический анализ. – М.: МИСИС, 2002. – 360 с. – ISBN 5-87623-096-0.

20. Комяк Н.И., Мясников Ю.Г. Рентгеновские методы и аппаратура для определения напряжений. – Л.: Машиностроение, 1972. – 87 с.

21. Specific features of the nucleation and growth of fatigue cracks in steel under cyclic dynamic compression / A.I. Popelyukh, P.A. Popelyukh, A.A. Bataev, A.A. Nikulina, A.I. Smirnov // The Physics of Metals and Metallography. – 2016. – Vol. 117, iss. 3. – P. 279–287. – doi: 10.1134/S0031918X1603011X.