Способ торможения роста усталостных трещин

(721 В. И. и К. Б. Ка (71 Специ нологическ го институ (531 621.7 ехскоВ 3110086,1963. идетельство СС Р 7/02, 197156) 1. Патент США л. 29-155, опубли2. Авторское св 456003, кл. С 21 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(461 30.01.84. Бюл, 9 4 льное конструкторское бюро Физико-механича им. Г. В. Карпенко9 (0888, (54 1(57 1 1, СПОСОБ ТОРИОЖЕНИЯ РОСТА уСТАЛОСТНЫК ТРЕНИН в изделии, включакций создание области локальных пластических деформаций у ее вершины, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения долговечности, область локальной пластической деформации создают путем циклического нагружения изгибом изделия в среде водорода, а после деформации иэделия обезводороживают.2. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что Обезводороживание производят при 100-150 фС в течение 30-60 мин.Изобретение относится к техноло.гии машиностроения, в частности ктехнологии упрочняющей обработки ме.талла пластическим деформированиемв холодном состоянии, а именно кспособам задержки развития и роста 5усталостных трещин в деталях.Известен способ задержки ростаусталостных трещин в деталях, заключающийся в сверлении блокирующихотверстий вблизи вершины сквозной 10усталостной трещины с последующейвыштамповкой кольцевых канавок вокруг этого отверстия 11.Однако способ неэффективен вслуяае наличия несквоэных поверхностных трещин в толстолистовых конструкциях.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук предлагаемому является способ, заключающийся н том, что на пути роста трещины перед ее вершиной осуществляют локальную пластическуюдеформацию вдавливанием шарика внаправлениир перпендикулярном плоскости листа, с последующей,засверлонкой отверстия у вершины трещины нзоне пластической деформации 2.Однако применение известного способа связано с нарушением целостности изделия, что недопустимо дляответственных конструкций. Кроме того, известный способ не позволяеттормозить несквозные трещины, расположенные параллельно поверхности,либо внутренние, не имеющие выходана поверхность, снижающие долговечность изделий.Цель изобретения - повышение долговечности изделий,Поставленная цель достигается тем,40что согласно способу торможения ро,ста усталостных трещин в изделии,включающему создание области локальных .пластических деформаций у еевершины, область локальной пластичес кой деформации создают путем циклического нагружения изгибом изделия всреде водорода, а после деформациииэделие обезводороживают.При этом обезводороживание производят при 100-150 С в течение 3060 мин.Согласно предлагаемому способустальное иэделие с трещиной подвергают циклическому деформированию в 55присутствии водорода в режиме нагружения, обеспечивающего получение нвершине трещины порогоного значениякоэффициента интенсивности напряжений (К, ) для данного материала в воудороде, что приводит к ветвлениювершины трещины.Используется свойство водородапонижать в сравнении с воздухом пороговый коэффициент интенсивности напряжений (фактор напряжения, при котором трещина страгивается с места) Ки при этом, характерном только для водорода, йониженном значении Кспособствовать микронетвлению, созданию локальных пластических деФормаций и затуплению вершины трещины.Последующее обезводороживание изделия способствует достижению высокого уровня сопротивляемости материала росту трещины. Это обуслонлено тем, что после удаления водорода материал восстанавливает уровень сопротивляемости росту трещины, характерный для воздуха (этот уровень является более высоким, чем при нагружении в водороде ).Доставка водорода в вершину трещины может осуществляться любым способом, например, из электролита, газа и т.д.П р и м е р 1. Образец из стали 40 Х размерами 10 х 20 х 100 мм с выведенной трещиной длиной 5 мм, предварительно закаленный при 840 СС в масле и отпущенный при 300 С, циклически деформируют трехточечным изги" бом, при заданной амплитуде усилия Р = 750 кг на воздухе с частотой 0,2 п/мин. За 200 циклов трещина проходит путь в 1,73 мм. Затем нагрузки снижают до Р = 400 кг, с одновременным наводороживанием образца из газовой атмосферы и циклически деформируют при тех же частоте и схеме нагружения еще 200 циклон.Затем удаленный из атмосферы водорода образец нагревают до 1500 С, выдерживают при этой температуре н течение 40 мин и снова подвергают циклическому нагружению на воздухе трехточечным изгибом при заданной амплитуде усилия Р = 750 кг и частоте 0,2 мм/цикл 200 циклов, При этом трещина проходит путь 0,29 мм.Паралелльно проведенный эксперимент на контрольном образце по описанному способу, но без доставки водорода к вершине трещины показал,что скорость роста трещины не изменилась.П р и м е р 2. На образцах из стали 40 Х с понерхностныи концентратором в виде полуэллипса, из которого на вибраторе выращивают трещину до длины 5 мм по поверхности и глубиной 2,5 мм, проводят исследование усталостной прочности одноосным растяжением-сжатием на базе 10610 цикловПеред усталостными испытаниями образцы обрабатывают по способу-прототипу вдавливанием стального шарика диаметром 3 мм с усилием 1 т и по предлагаемому способу.Усталостная долговечность для образцов, обработанных по способу-про1070185 Составитель И. ЛилгартРедактор А. Курах ТехредЖ.КастелевичКорректорВ. Гирняк Тираж 5 МО ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раущская наб д. 4/5,Заказ 11648/28 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тртипу, составляет(1-2 ) х 19 циклов,для образцов, обработанных по предлагаемому способу - (2-2,3) хх 10" циклов. Таким образом, долговечность изделий в результате обработки попредлагаемому способу повьааается в5-10 раз.