автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Научно-практические основы обеспечениядолговечности упругих элементов транспортных машин технологическими мeтoдaми

доктора технических наук
Кукляк, Николай Лукьянович
город
Львов
год
1998
специальность ВАК РФ
05.02.08
Автореферат по машиностроению и машиноведению на тему «Научно-практические основы обеспечениядолговечности упругих элементов транспортных машин технологическими мeтoдaми»

Автореферат диссертации по теме "Научно-практические основы обеспечениядолговечности упругих элементов транспортных машин технологическими мeтoдaми"

Державний університет “Львівська політехніка”

Кукляк Микола Лук’яіювич

^ УДК 621.787-19+621.789-19

1 и СсіІ ІЬЗ^

Науково-прикладні основи забезпечення довговічності пружних елементів транспортних машин технологічними методами

Спеціальність: 05.02.08 - технологія машинобудування

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук

Львів-1998

Робота виконана в Державному університеті “Львівська політехніка”

Офіційні опоненти:

Доктор технічних наук, професор Гевко Богдан Матвійович, зав. кафедрою “Технологія машинобудування” Державного технічного університету ім. І. Пулюя, м.Тернопіль.

Доктор технічних наук, професор Зенкін Анатолій Семенович, професор кафедри “Метрологія, стандартизація і сертифікація” Державної академії легкої промисловості України, м.Київ.

Доктор технічних наук, професор Кухтик Тамара Василівна, ректор Донбаського інституту техніки та менеджменту, м. Краматорськ.

Провідна установа - Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут” (механіко-машннобудівний факультет, кафедра технології машинобудування), м.Київ.

Захист відбудеться 14 жовтня 1998 р. о 14й годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.052.06 у Державному університеті “Львівська політехніка” (290646, Львів-13, вул.С.Бандерн,12).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Державного університету “Львівська політехніка” (Львів, вул.ПрофесорськаД)

Науковий консультант - член кореспондент НАН України,

доктор технічних наук,

професор Романів Олег Миколайович.

Автореферат розісланий “

вересня “ 1998 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, доктор техн.наук, доцент

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Вирішення важливої народно-господарської проблемі! - підвищення довговічності транспортних засобів вимагає подальшого розвитку та впровадження високоефективних технологічних процесів і надійного устаткування для зміцнення пружних елементів їх підвісок.

Відомі різні методи зміцнення деталей машин із конструкційних матеріалів. Проте, стосовно їх використання для високоенергомісткнх пружних елементів підвісок в транспортному машинобудуванні немає науково обгрунтованих технологій, а окремі рекомендації носять випадковий характер. За таких обставин навіть застосування якісних конструкційних матеріалів для торсіонів підвісок сучасних транспортних машин вимагає створення відповідних технологічних процесів зміцнення та надійного для цього устаткування.

Результати досліджень структурного стану конструкційних матеріалів та загальних закономірностей 'їх руйнування в різних умовах силового навантаження відображені в працях О.Є. Андрейківа, Ю.І. Бабея, М.А Балтер, M.J1. Бернштейна, В.М. Голубця, А.П. Гуляєва, B.C. Іванової, Г.В. Карпенка, А.О. Лебедєва, Г.Г. Максимовича, Г.М. Никпфорчина, В.В. Па-насюка, В.І. Похмурського, О.М. Романіва, С.В. Серенсена, В.Д. Садовсь-кого, Е.Н. Соколкова, К.Ф. Стародубова, В.Т. Трощенка, Я.Б. Фрідмана та інших вчених.

• Проте, з огляду вибору технологічних факторів і їх виливу на параметри довговічності пружних елементів підвісок, до кінця не з’ясовано механізм комплексного вшіиву технологічних процесів термомеханічного оброблювання (ТМО) в поєднанні з операціями нагартовування та деформаційного старіння матрепспту (ДСМ) на характеристики працездатності пружних елементів великовагових машин. Встановлення таких закономірностей буде основою для обгрунтованого застосування конструкційних сталей, вибору технологічних факторів і 'їх параметрів, побудови технологічного процесу та створення устаткування й спорядження для зміцнення пружних елементів.

Запропонована до розгляду наукова праця виконувалась відповідно до науково-дослідних планів роботи Державного університету “Львівська політехніка” та його підрозділу - кафедри технології машинобудування. Вибраний напрям роботи розвивався завдяки дослідженням за планами й фінансуванню з боку організацій галузі транспортного машинобудування та науково-дослідних інститутів у межах госпдоговорів.

• 2

Мета й задачі дослідження

Мета роботи - розроблення науково-прикладних засад підвищення довговічності пружних елементів підвісок транспортних машин шляхом встановлення закономірностей та створенням високоефективних, прогресивних технологічних процесів виготовлення торсіонів і технологічного устаткування з метою забезпечення їх надійності, необхідної продуктивності и собівартості виготовлення.

Для досягнення мети були поставлені такі задачі.

Розробити концепцію забезпечення високої працездатності та довговічності пружних елементів підвісок транспортних машин, що працюють в умовах циклічного навантаження крученням для чого:

а) вибрати та дослідити вплив технологічних операцій і їх параметрів зміцнення, методів нагрівання на втомленість пружних конструктивних елементів в умовах циклічного навантаження;

б) дослідити комплексний вплив технологічних параметрів високотемпературного термомеханічного оброблення (ВТМО) крученням, об’ємного й поверхневого нагартовування й деформаційного старіння мартенситу на рівень статичних властивостей та циклічну міцність лабораторних зразків й натурних торсіонів в умовах кручення;

в) узагальнити технологічні й технічні вимоги до пружних елементів машин і на їх основі розробити дослідно-промислове устаткування для ТМО крученням натурних торсіонів. Створити гнучкий технологічний модуль (ГТМ) для зміцнення натурних вадів з широким діапазоном конструктивних розмірів і технологічних параметрів у промислових умовах;

г) дослідити вплив температурних режимів ТМО теплостійких сталей для виготовлення технологічного спорядження, що працює в умовах високого температурного й силового навантаження, 'їх придатність до оброблювання різанням;

д) розробити, виготовити та випробувати технологічне устаткування й спорядженя для зміцнення торсійних валів промислового призначення;

е) розробити методики оцінки в’язкості руйнування циліндричних деталей типу торсіонів з врахуванням технології направленого зміцнення та експлуатаційних умов навантаження.

Наукова новизна одержаних результатів

1. Розроблено методологію забезпечення працездатності та підвищення довговічності пружних елементів транспортних засобів -торсійних валів - як важливої народно-господарської проблеми шляхом

з

подальшого розвитку й вдосконалення нових технологічних процесів зміцнення конструкційних матеріалів комплексним поєднанням швидкісного електронагрівання, ТМО крученням, холодного поверхневого та об’ємного нагартовування й деформаційного старіння низьковідпу-щеного мартенситу.

2. Вперше експериментально встановлено й теоретично обгрунтовано вплив структурної послідовності операцій технологічного процесу зміцнення пружних елементів підвісок машин на критерії їх довговічності в умовах циклічного кручення. Досліджено вплив технологічних факторів (температур аустенізації, деформування й відпуску, ступеня деформування, швидкості нагрівання) на механічні властивості конструкційних пружинних сталей, їх структурні стани, величину й розподіл аустенітних зерен з метою вибору оптимальних режимів зміцнення торсійних валів.

3. Вперше створено гнучкий технологічний модуль ТМО крученням торсіонів з широким діапазоном конструктивних та технологічних параметрів для підвищення їх довговічності в умовах циклічного навантаження крученням шляхом поєднання термомеханічного зміцнення з операціями холодного нагартовування та ДСМ.

4. Досліджено вплив ТМО на механічні властивості теплостійких сталей, обгрунтовано доцільність його застосування для підвищення довговічності технологічного спорядження, що працює в умовах високих температур та силових навантажень.

5. Па основі встановленої кореляційної відповідності внутрішнього тертя з механічними властивостями конструкційних матеріалів розкрито механізм процесу деформаційного старіння, його вплив на циклічну міцність.

6. З позицій лінійної механіки руйнування запропоновано методику оцінки в’язкості руйнування К]с на циліндричних зразках з тріщпно-подібним дефектом у полі специфічного плосконапруженого стану в умовах кручення з врахуванням технології спрямованого зміцнення.

7. Удосконалено методику оцінки в’язкості руйнування циліндрич-

них деталей із сегментоподібними дефектами. Запропоновано порівняльну оцінку тримкої здатності торсіонів незамкнутого профілю в умовах кручення. '

Практичне значення одержаних результатів

На підставі теоретичних узагальнень, результатів широких лабораторних та дослідно-промислових експериментів розроблено технологічний процес виготовлення високоенергомісткнх торсійних валів. Розроблено, виготовлено та випробувано лабораторно-дослідну машину для ТМО на-

туршіх валів із застосуванням деформування крученням. Створено гнучкий технологічний модуль з широкими технологічними можливостями для виконання ТМО крученням натурних торсіонів.

Розроблено та відпрацьовано технологію зміцнення торсійних валів промислового призначення, за якою виготовлено понад 800 торсіонів і проведено ходові випробування.

Розроблено та впроваджено верстат для виготовлення в режимі ТМО додаткових пружин підвісок автобуса ЛАЗ.

Зміцнені пружні елементи пройшли ходові випробування на транспортних машинах спеціального призначення підприємств п/я В-2652, п/я А-3530; впроваджені у виробництво Відкритого акціонерного товариства ЛАЗ (м. Львів), Челябінського машинобудівного заводу автотракторних причепів.

Запропоновано методику оцінки в'язкості руйнування К1с на циліндричних зразках з тріщиноподібним дефектом у полі специфічного плосконапруженого стану в умовах кручення та в’язкості руйнування циліндричних стрижнів із сегментоподібними концентраторами-тріщинами.

Розроблені методи та основні результати роботи знайшли застосування у вирішенні важливих практичних задач з вдосконалення технології виготовлення та зміцнення пружних елементів підвісок транспортних засобів.

Викладені в монографії та навчальних посібниках матеріали досліджень використовуються при вивченні курсів “Технологічне забезпечення надійності деталей машин”, “Взаємозамінність, стандартизація й технічні вимірювання” та “Проектування металорізальних інструментів”.

ІІа захист виносяться такі основні положення

1. Сформульовані основні постулати та методологія вирішення важливої народно-господарської проблеми - підвищення довговічності пружних елеменів транспортних машин технологічними методами на основі формування необхідних фізико-механічних властивостей деталей, ‘їх структурного стану та текстури.

2. На основі системного підходу експериментально встановлені й теоретично обгрунтовані закономірності впливу технологічних (температурних, часових та деформівних) параметрів в умовах комплексного поєднання ТМО крученням з операціями холодного нагартовування, ДСМ на циклічну міцність пружних елементів із хромо-нікеле-молібдено-ванадієвих сталей підвісок транспортних машин.

3. Технологічннії процес зміцнення торсіонів для умов реального виробництва шляхом поєднання ТМО крученням з холодним нагартовуван-иям і деформаційним старінням низьковідиущеного мартенситу з дотриманням встановленої послідовності операцій зміцнення для підвищення циклічної міцності деталей.

4. Технологічне дослідно-промислове устаткування та спорядження для виготовлення високо-енергомістких пружних елементів підвісок з широким діапазоном їх конструктивних розмірів та технологічних параметрів зміцнення із застосуванням ТМО крученням.

5. Гнучкий технологічний модуль для термомеханічного зміцнення крученням натурних валів.

6. Технологія зміцнення теплостійких сталей з допомогою ТМО деталей технологічного призначення для роботи в умовах високих навантажень і температур.

7. Механізм зміцнення загартованих сталей деформаційним старінням на основі дислокаційної природи зміни внутрішнього тертя.

8. Методики оцінки трпмкої здатності циліндричних детшіей з сег-ментоподібними концентраторами та тріщиностійкості пружних елементів конструкцій на основі положень лінійної механіки руйнування пружно-пластичних твердих тіл з дефектами-тріщинами в полі силового навантаження крученням за критерієм в’язкості руйнування; метод порівняльної оцінки трнмкої здатності гвинтоподібних валів незамкнутого профілю.

Особистий внесок автора в розроблення наукових результатів

Основні результати дисертаційної роботи отримані автором самостійно. Вагомі здобутки досягнуто у співавторстві з працівниками за місцями праці. Особистий внесок дисертанта в роботах, виконаних у співавторстві такі: в роботах [4, 16, 24, 25] автору належить розроблення конструкцій, виготовлення вузлів машин і приладів, їх доведення й випробування в роботі; в роботах [18, 19 ] автор розробив методики визначення критеріїв в’язкості руйнування, запропонував прилад для вимірювання деформації; запропонував методи зміцнення виробів, опрацював й проаналізував результати механічних випробувань конструкційних матеріалів та деталей [5, 7, 17, 26]; опрацював результати та виконав аналіз механічних випробувань конструкційних матеріалів та деталей [7, 15, 21,28]; проаналізував та узагальнив характер руйнування матеріалів [5, 7, 11, 12, 15, 17]; запропонував спосіб оцінки в'язкості руйнування циліндричних зразків в умовах кручення [18]; запропонував методику оцінки тримкої здатності циліндричних деталей із сегментними тріщинами [21], розробив загальну схему, компоновку та конструкцію основних вузлів устаткування для ви-

б

конання лабораторних досліджень та лабораторно-промислових випробувань [25, 26].

Апробація результатів дисертації

Результати роботи доповідались на: наукових семінарах кафедри технології машинобудування Державного університету “Львівська політехніка” (Львів, 1977 - 1997 p.p.); науковому семінарі механіко-технологічного фак-ту ДУ “Львівська політехніка” (1997 p.); розширеному науковому семінарі на базі кафедри “Технологія машинобудування” Державного університету “Львівська політехніка” (Львів, 1998 p.).

Окремі результати досліджень доповідались (перелік за назвою конференції) на Межвузовском научно-техническом семинаре “Проблемы повышения надежности конструкций” (г. Куйбышев, 1980 г.); Всесоюзной научно-технической конференции “Исследование методов поверхностнопластического деформирования материалов в машиностроении” (г. Владимир, 1981 г.); республіканській конференції“ Розроблення та впровадження гнучких автоматизованих систем у виробництво” (м. Севастополь, 1985 p.); науково-технічній конференції “Підвищення надійності та довговічності машин і споруд” (м. Запоріжжя, 1988 p.); 1-у Міжнародному симпозіумі українських інженерів-механіків у Львові (1993 p.); 2-у Міжнародному симпозіумі українських інженерів-механіків у Львові (1995 p.); 3-у Міжнародному симпозіумі “Некласичні проблеми теорії тонкостінних елементів конструкцій та фізико-хімічної механіки композиційних матеріалів” (м.Івано-Франківськ, 1995 p.); 2-у Міжнародному симпозіумі “Механіка й фізика руйнування буд. матеріалів та конструкцій” (Львів-Дубляни, 1996 p.); 3-у Міжнародному симпозіумі українських інженерів-механіків у Львові (1997 p.).

Публікації. Основні результати дисертаційної роботи опубліковані в 52 друкованих працях, в тому числі 1-й монографії, 2-х навчальних посібниках, 14 авторських свідоцтвах на винаходи, 8-й збірниках матеріалів наукових конференцій.

Дисертаційна робота викладена на 274 сторінках, складається зі вступу, шести розділів, загальних висновків, списку літературних джерел з 304 назв, містить 99 рисунків, 21 таблицю, а також додатків на 49 сторінках. Загальний обсяг роботи - 376 сторінок.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовано актуальність теми роботи, висвітлено її важливість і вивчення іншими авторами; визначена наукова новизна та практична цінність отриманих результатів досліджень. Сформульовано основні положення, що розглядаються в дисертаційній роботі, і найважливіші результати, які виносяться на захист.

Упертому розділі “Технологічні основі! підвищення циклічної міцності деталей машин” представлено короткий огляд з проблеми впливу технологічних факторів на циклічну міцність деталей машин, що дозволило виявити основні феноменологічні закономірності руйнування матеріалів. Обгрунтована та викладена мета роботи й завдання щодо її реалізації. Сформульовано основні постулати методології підвищення рівня циклічної міцності конструкційних матеріалів.

У другому розділі “Матеріали та методи досліджень. Вибір технологічних факторів” наведено використані в дослідах поширені машинобудівні помірно леговані та інструментальні теплостійкі сталі. Описано процес термомеханічного зміцнення з використанням пластичного деформування крученням, досліджено граничне зміцнення сталей 45ХНМФА, 45ХН2МФА-Ш, наведено створене лабораторне устаткування.

Обгрунтовано вибір технологічних операцій, факторів і параметрів ТМО та холодного нагартовування для зміцнення торсійних валів, оптимального технологічного процесу. Досліджувані фактори: температури аустенізації, деформування та відпуску; ступінь деформації; час післядеформаційного вичікування; інтенсивність заневолювання, контактні напруження обкатування.

Функціональні параметри та експлуатаційні показники досліджуваного об’єкта розглянуті з позиції системного підходу, де в системі типу “технологічна операція” формуються структура й властивості деталі (рис. 1). Система розглядається на макро- та мікроскопічному рівнях.

Фізико-механічні властивості тіл формуються залежно від їх теплового стану і визначаються температурою. Рівняння теплового балансу для елемента (рис.2) записуємо як

отримуємо диференціальне рівняння (4), яке описує зміну температури до-

= <*<2-

(1)

На основі закону Фур’є

(2)

та закону Ньготона-Ріхмана

сК} = ариисіх ■

(3)

Гіпотетична ,

оболонка с»р*ЭоЬии^а /

шЬидийть нагрчЬайия

температура _ оцстеніадцСі

ступінь

деформації

температуро, дефориа цІС

чеіс

ОІСЛйЗв<^ОриОЦ

ЬІЗпоциик'і

температуро.

Ьідп^скц

мас

ЫЭпцскц

/ 1 / /

розміри то. фо^ма ЬироЬу / і

* /...

шорсткість

околодтуЬальне

сврсЗбЬии^е

Рис. 1. Система “Технологічна операція ТМО”

сліджуваного стрижня внаслідок пропускання через нього струму:

а2о а,, • и

и= ти,

(4)

де т = +у—= соіш,

ар - коефіцієнт тепловіддачі по всій поверхні; X -коефіцієнт пропорційності в розглядуваному інтервалі температур; и - периметр поперечного перерізу стрижня. Загальний інтеграл для рівняння (4) буде:

и = С, ега + С, є-™. (5)

Визначивши С( і С, із граничних умов, отримуємо при х = 1 рівняння теплового балансу в процесі електроконтактного нагрівання під ТМО:

|сі(1

Рис. 2. Перенесення теплоти стрижнем (електроконт. нагрів.)

сЬ[т(1-х)] + —-5Іі[т(1-х)]

а

‘ ос ’

сЬ(тІ)-------7~5Іі(т1)

тл.

Чб)

де и, - температура на кінці стрижня; а, - коефіцієнт тепловіддачі з його торця.

Для визначення енергії системи треба знати її температуру і виконану над нею механічну роботу (деформування). Співвідношення (б) послужи-

ло основою для вибору довжини робочої частини лабораторного зразка для статичних та динамічних випробувань.

Іншими важливими технологічними факторами є величина і напрям деформування й текстуроутворення, які, як і попередній, залежать від хімічного складу, зокрема, від кількості вуглецю в оброблюваній сталі, характеру легування.

Об’єктом статичних досліджень вибрали конструкційну сталь 45ХН2МФА-Ш. Досліджували температури аустенізації (900, 950 і 1000110 °С), керуючись діаграмами ізотермічного розпаду метастабільного аустеніту. Як вид гарячого деформування та деформування в процесі механічних випробувань вибрали кручення.

Зразки в процесі ТМО нагрівали електроконтактним способом зі швидкістю 10 °С/с до температури аустенізації під гартування та ТМО. Додатково гартували зразки з пічного нагріву (ЗТО - звичайне термічне оброблювання) від 870 °С. Кінцевою операцією був низький відпуск при 100 і 200 °С.

Ступінь деформації в процесі ТМО оцінювали як питомий пластичний зсув зовнішніх шарів матеріалу зразка діаметром 0 б мм. Для отримання раціональної схеми технологічного процесу досліджували деформаційно-термічні режими, за яких протікають структурні зміни в деформованому аустеніті та формуються механічні властивості. Встановили, що ТМО слабо підвищує статичну міцність деталей із зазначеної сталі в умовах кручення. Підвищення температури аустенізації для ТМО збільшує пластичність; границі міцності та текучості для вибраних режимів деформування (750...850 °С) зберігаються незмінними.

Нагрівання від 850 до 1000 °С майже вдвічі збільшує середній розмір аустенітних зерн. ТМО крученням змінює їх форму і розміри в порівнянні з ЗТО. Характер протікання структурних змін зумовлює формування механічних властивостей. Найчутливішими до структурних змін виявились границя пропорційності та пластичність.

Аналіз температурних режимів (ta, t) показує, що з підвищенням температур деформування за умови постійної температури аустенізації (ta=const) знижуються пружні властивості (т ). Прн цьому для високих температур деформування (800...850 °С) дещо вищою стає пластичність за рахунок більшої однорідності аустеніту (мартенситу) і гомогенної структури внаслідок початкових процесів перерозподілу за полігонізаційним механізмом або тільки динамічної рекристалізації.

За нижчої (800 °С) температури деформування і постійної температури аустенізації (t = 950 °С) знижується пластичність за рахунок гарячого иагар-товування.

Для отримання оптимальних механічних властивостей досліджуваної сталі, запобігання перенагартовування й появи мікротріщин, в процесі ТМО доцільно застосовувати значення деформацій до 40...50 %.

На основі побудованої технологічної діаграми в координатах “температура аустенізації-температура деформування-середній діаметр аустенітного зерна” (рис.3) можна рекомендувати для сталі"45ХН2МФА-Ш такий температурний режим ТМО (0= 85 %): ^=900...950 °С; ta=850...900 °С; час післядеформаційного вичікування - 20...30 с.

Рентгеноструктурний аналіз підтверджує, що в процесі ТМО формується розвинута субструктура з полігональними мало- і середньо-кутовими границями. Фізичне розмивання ліній (200) і (211) зменшується. Після ЗТО для лінії (200) і (211) вони дорівнюють 29,6-Ю*3 і 35,3-Ю'3 рад, а

після ТМО (0=85 %) - 25,9-Ю'3 і 29,9* 10J рад відповідно, що пояснюється перерозподілом дислокацій в металі та зменшенням напруженості структури.

Досліди на лабораторних зразках із сталі 45ХН2МФА-Ш подібно до сталі 45ХНМФА не показали суттєвого приросту міцності після ВТМО в умовах статичного кручення, проте встановлено його вагомий внесок у пластичність (на 20...30 %). Це висуває першочерговим питання про повніше використання ресурсу пластичності таких сталей у високоміцному стані застосуванням операцій холодного нагартовування.

Встановлено, що ТМО крученням сталі 45ХН2МФА-Ш створює мартенситну структуру підвищеної пластичності, схильної до зміцнення. Сформовані особливості структурного стану середньовуглецевої і серед-ньолегованої сталі після ТМО крученням і досягнутий рівень властивостей в умовах статичного й циклічного кручення дає підставу використати цей процес для підвищення конструктивної міцності торсійнпх валів.

У третьому розділі “Технологія підвищення довговічності пружних елементів машин” розглянуто загальну характеристику способів підвищення довговічності та надійності, їх залежність від конструктивних, технологічних і експлуатаційних факторів. На прикладі хромистих сталей 20Х, 40Х, 60Х, 7X2, ШХ15 показано, що циклічну міцність конструкційних сталей 40Х, 7X2 можна суттєво підвищити пришвидшеним електроконтактним нагріванням, коли швидкості (Vh) не перевищують 10 град/сек, з подальшим недовгим вичікуванням (Т) при температурі аустенізації.

Збільшення швидкості нагрівання від 1 град/сек значно підвищує границю втомленості з максимумом при Vb = 8 град/сек (880 МПа проти 650 МПА). Подальше підвищення Va до 15 град/сек і вище суттєво знижує а,, хоч рівень міцності залишається вищим ніж після пічного гартування. Ви-

Рис.З. Технологічна діаграма температурних режимів

вчали вплив ізотермічного витримування за різних швидкостей нагрівання на границю втомленості загартованих сталей. На відміну від пічного, за умов швидкісного нагрівання (Ун = 8 град/сек) й витримці Т=4 хв різко підвищується циклічна міцність, що пояснюється специфічним структурним станом, який виникає внаслідок оптимального поєднання швидкості та часу витримування.

Дослідження температур відпуску, в межах яких зберігається підвищений рівень циклічної міцності після гартування з пришвидшеного нагріву, показали, що для всіх вибраних температур (від 100 до 500 °С) пришвидшене нагрівання забезпечує вищу границю втомленості; приріст ст., залишається практично постійним і не залежить від режиму відпуску (230 МПа для сталі 40Х і - 280 МПа для 7X2).

Зменшення чи збільшення кількості вуглецю в порівнянні з його концентрацією в сталях 40Х і 7X2 супроводиться зниженням ефекту зміцнення від пришвидшеного нагрівання. Зокрема, пришвидшене нагрівання не підвищує практично циклічної міцності маловуглецевої 20Х та високовуг-лецевої сталі ШХ15.

Встановлено, що підвищення циклічної міцності за умов збільшення Ун від 1 до 8 град/сек, повністю визначається термокінетичними умовами аустенізації сталі і не є наслідком впливу електроконтактного нагрівання сталі в порівнянні з нагріванням в ніхромовій, селітовій печах чи соляній ванні.

До факторів, відповідальних за зміцнення, належить “оптимальна мікрогетерогенність” аустеніту.

Подальший пошук технології зміцнення здійснювали в напрямку використання ТМО (9 = 1,6) та пластичного нагартовування (див.табл.).

Після ЗТО, ШТО (швидкісне термічне ооброблювання) чи ТМО застосовували об’ємне орієнтоване кручення - заневолювання (3) - та поверхневе обкатування (О) чи розкатування роликами. Обидві операції холодного зміцнення залежно від послідовності їх виконання неоднозначно впливають на циклічну міцність сталі (табл., режими 8, 9, С(200 °С) - старіння при зазначеній температурі).

Процес заневолювання досліджували на лабораторних зразках після гартування чи ТМО та відпуску 200 °С, 2 год. Коефіцієнт заневолювання К=(ФП[/<Рзак)=0,35...0,7.

Проведені випробування на заневолених зразках не показали суттєвого позитивного впливу ТМО, що мало місце на зразках в незаневолено-му стані.

Аналіз результатів попередньо виконаних досліджень дає підставу зробити припущення, що прийняті під час ТМО значення пластичної деформації 9, які забезпечували значний виграш міцності для сталі без додаткового обкатування, є надто великими для поверхневих шарів матеріалу, що

Таблиця

Вплив комплексного оброблювання на границі втомленості та пропорційності сталі 45ХНМФА (К = 107 циклів, і . = 50 МПа)

№ СХСМІІ Режим оброблювання Т», МПа ^ніі> МПа

1 ШТО + С(200 °С) 900 1200

2 ШТО + С(200 °С) + 0 1130 1300

3 ШТО + С(200 °С) + 3(К = 0,4) 1180 1460

4 ШТО + С(200 °С) + О + 3(К=0,4) 1000 1600

5 ТМО* + С(200 °С) . 1000 1150

6 ТМО + С(200 °С) + 3(К=0,4) 1080 1540

7 ТМО + С(200 °С) + 0 1130 1280

8 ТМО + С(200 °С) + 3(К=0,4) + 0 1270 1150

9 ТМО + С(200 °С) + 0 + 3(К=0,4) 950 1450

10 ТМО + С(200 °С) + 3(К=0б) + 0 + 3(К = 0,7) + С(200 °С) 1290 1640

11 ТМО (Є = 0,86) + С(200 °С.) + 3(К = 0,35) + 0 1270 1420

46 ТМО ( 0=0,86) + С(200 °С) + 3(К = 0.7) + 0 + С(200 °С) + + 3(К = 0,7) + С(200 °С) 1340 1750

* ступінь деформування в процесі ТМО 0 —1,6 окрім зазначеного.

піддаються додатковому інтенсивному нагартовуванню обкатуванням і за-неволюванням.

Якщо зміцнення за схемою 8 (див. табл.) забезпечує високий рівень границі втомленосі т^. і не підвищує границі пропорційності т , то оброблювання за 9 схемою підвищує тоц і призводить до значного падіння тл.

Отже, ніякий з цих процесів не можна рекомендувати для зміцнення деталей, оскільки жоден з них не забезпечує одночасного підвищення пружних характеристик та втомлювальної міцності.

Технологія за схемою <ТМО + З (К = 0,55) + С(200 °С) + 0> забезпечує високий рівень циклічної міцності хк = 1320 МПа (рис.4, графік 1) очевидно за рахунок проміжного відпуску (ДСМ). Звертає на себе увагу те, що перенесення цього відпуску на кінець оброблювання (після операції обкатування) рівень знижується (графік 2).

Випробувано також процес із дробленим заневолюванням і проміжними відпусками (рис.4, графік 3).

Тут теж досягнуто високого рівня хк. Проте, для розглянутих випадків спостерігається низьке значення тпц як результат використання фінішною операцією деформування обкатуванням. Подальший пошук оптимально-

,НПа . г^, МПа

Кігшіш* циклІЖ,

Рис.4. Діаграми втомленості сталі 45ХНМФА, обробленої за схемами:

1- ТМО + З(К-0,55) + +С(200 °С) + 0; 2-ТМО + З (К-0,55 + 0 + С (200 °С); З-ТМО + З (К-0,68) + С(200 °С)+3(К=0,68) + +С(200 °С) +д Л ■.

Рис.5. Діаграми втомленості сталі 45ХНМФА, обробленої за схемами:

1- ТМО (в =0,86) + 0 + +С 200 °С) + 3(К=0,7) + + С (200 °С); 2 - ТМО (9-0,6) + 0 + С(200 °С) + +3(К= 0,7) + С(200 °С); З - ТМО (6-0,86) + 3(К= =0,45) +0+3 (К=0,55) + +С (200 °С)

го варіанта оброблювання здійснювали з використанням заневолювання як остаточної операції деформування.

Випробували схему <ТМО + О + +С(200°) +3(К=0,7) + С(200 °С)> (рис.5, графік 1). За помірного заневолювання після обкатування зберігались залишкові напруження стискування, створені обкатуванням; два додаткові відпуски інтенсифікували процеси деформаційного старіння.

Після такого процесу границя пропорційності Т[ц = 1700 МПа, а границя втомленості ти, виявилась на рівні,отриманому раніше.

Приймаючи до уваги те, що оптимальний ступінь пластичної деформації під час ТМО у випадку подальшого комплексного зміцнення виявився нижчим ніж у випадку зміцнення тільки за рахунок ТМО, і враховуючи також вплив додаткового зміцнення за рахунок деформаційного відпуску, ми використали ще режим оброблення, але із зменшеним Є: <ТМО (9=0,60)+0+С(200 °С)+ +3(К=0,7) + С(200 °С)> (рис.5, графік 2). Виявилось, що, не дивлячись на високий рівень т , зменшення 0 додатково знижує границю втомленості.

Оскільки вплив проміжного відпуску не виявився вирішальним, далі досліджували декілька схем, в яких передбачалось розділити заневолювання на два етапи - до і після обкатування зразка. На рис.5 (графік 3) наведені результати випробовувань зразків, оброблених за схемою: <ТМО+3(К=0,45)+0+3(К=0,55)+С(200°С)>. Такий процес забезпечив високу границю втомленості х = 1310 МПа і дуже високу границю пропорційності тпц= 1750 МПа. Оскільки оброблення за останньою схемою супроводилось великим сумарним занево-люванням, яке забезпечило тпц на вищому рівні ніж це необхідно, було зроблено ще од-

, МПа

4500

э ад

да

<о5 . ІВ4 -

Кількість циклІЬ.И

Рис.б. Діаграма втомленості сталі 45ХНМФА, зміцненої за схемами:

1- ТМО + 3(К=0,7)+0 + + С(200 °С)+3 (К=0,7) + +С(200 °С); 2-ТМО+3(К= -О,7) + 0+3 (К=0,7) +0+''і -

- , +С(200 °С); З- ТМО+

+0+С (200 °С) +3 (К = = 0,7) +С (200 °С)

а

а

.1500

МО

«00

-1000

А—

• _ _2,_

0,4 ОБ

0.8 10 Коефіцієнт заиеЬавгнн»

Рис.7. Залежність границі пропорційності від інтенсивності заневолювання після оброблювання за схемами:

1 - гартування (ТМО) + 3(К = 0); 2 - схема 1 + 0; З - схема 2 + 3(К = 0,4); 4 - схема 3 + С(200 °С); 5 -схема 4 + 3(К = 0,6); 6 -схема 5 + С(200 °С)

ну спробу покращання шляхом зменшення величини заневолювання. На рис.б (графік 2) показана діаграма втомленості зразків після операцій <ТМО + З (К = 0,7) + 0+3 (К=0,7) + С(200 °С)>.

Виявилось, що т на 20 МПа нижче ніж в попередньому випадку. Застосування аналогічного оброблення, але з проміжним відпуском - <ТМО + З (К=0,7) + +0 + С(200 °С) + З (К= 0,7) + С(200 °С)> (рис.б, графік 1), забезпечує найвищу циклічну міцність (тл. = 1330 МПа) і пружність (тпц= 1740 МПа). Такий режим оброблювання є близьким до оптимального і його можна рекомендувати для зміцнення пружних елементів.

Вивчали вплив заневолювання на границю пропорційності зразків після гартування і ТМО. З рис.7 видно (графіки 1), що заневолювання підвищує границю пропорційності сталі 45ХНМФА, при цьому із зменшенням К значення тои монотонно зростає.

На основі результатів випробовувань зразків після комплексного зміцнення за різними схемами можна встановити певні кореляційні залежності між рівнем пружних і втомлювальних властивостей досліджуваної сталі (рис.8.), Підвищення границі пропорційності сприяє зростанню границі втомленості як пістя ЗТО, так і після ТМО, але після

1,0

ЗТО її значення значно нижче ніж після ТМО. Максимальна циклічна міцність зразків після ТМО та холодного зміцнення досягається за рівня границі пропорційності 1650 - 1750 МПа. Подальше підвищення границі пропорційності пе збільшує границю втомленості.

У четвертому розділі “Технологія ТМО крученням натурних торсійппх валів” даємо означення торсіона, оскільки в спеціальній літературі відсутнє його однозначне трактування. Торсіон - це окремий пружний елемент чи група пружних елементів (ланок), з’єднаних між собою паралельно чи послідовно, які працюють в умовах кручення, виконуючи функцію пружини.

Для дослідження технології зміцнення торсіонів лабораторні умови наблизили до виробничих. Відпрацювали та виготовили дослідно-промислову конструкцію машини для ТМО торсіонів крученням, конструкцію рамкового відкритого індуктора, встановили оптимальну температуру нагрівання (920 °С при частоті струму 2500 Гц та питомій потужності £ = 0,012 квт/см:). ТМО лабораторних зразків крученням на машинах ЛМТ-1 і ЛМТ-2 з використанням електроконтактного та елект-ропічного нагрівів дало можливість встановити для устаткування дослідно-промислового призначення такі обов’язкові конструктивно-технологічні вимоги:

- забезпечити нагрівання, транспортування, деформування та охолодження торсіонів у вертикальному положенні;

- спосіб нагрівання не повинен окислювати, роз’їдати та обезвуглечу-вати поверхню торсіона, забезпечуючи крізне прогрівання й необхідну продуктивність;

- час транспортування нагрітого виробу у вертикальному положенні до механізмів закріплення, деформування та опускання в гартівне середовище повинен бути мінімальним, вписуючись в інтервал існування метастабільного аустеніту за діаграмою ізотермічного розпаду;

- закріплення виробу в затискачах повинно бути оперативним та надійним, без слідів пластичного деформування в місцях контакту головок із затискними елементами гідропатронів; не допускати викривлення осі та випучуванпя поверхневих шарів торсіона під час процесу пластичного деформування; забезпечувати виготовлення “правих” і “лівих” торсіонів.

границями втомленості та пропорційності комплексно зміцненої сталі 45ХНМФА: 1- ТМО; 2- ЗТО

Відповідно до цього розробили та виготовили спеціальну дослідно-промислову машину для зміцнення торсіонів за допомогою ВТМО.

Параметри деформування у процесі ТМО, режими заневолювання, поверхневого зміцнення та ДСМ відпрацьовували на торсійних валах транспортних машин.

Нагрівали вали струмами високої частоти (СВЧ), що забезпечило необхідну продуктивність, покращило властивості та якість поверхні.

Температуру контролювали та записували самописним потенціометром КСП-4 через спеціальний багатопозиційний струмознімач.

У процесі ТМО перевіряли: температуру деформування та гартування, час до початку деформування; початкові та кінцеві довжини, діаметр торсійного вала, зусилля радіального тиску кулачків гідравлічних патронів і зсьзвого натягування. Величину деформації задавали кількістю обертів

вала у процесі закручування за допомогою реле відліку імпульсів. Вали закручували “вправо” та “вліво”.

Час від закінчення нагрівання до початку закручування вала не перевищував

15...20 секунд; деформування відбувалося протягом 6... 10 секунд. Час з моменту закінчення деформування до початку гартування варіювали в інтервалі 10...40 с з метою отримання оптимального структурного стану та покращання властивостей за рахунок полігонізацінних процесів після гарячого деформування.

Враховуючи сприятливий вплив ТМО на механічні властивості матеріалу в умовах статичного та циклічного навантаженнях, нами розроблено технологічне устаткування, яке дозволило виконувати ТМО крученням натурних торсійних валів у широкому діапазоні конструктивних розмірів та технологічних параметрів. Створили гнучкий технологічний модуль для умов серійного виробництва, деформівний агрегат якого наведений на рис.9. Досліди над натурними валами підтвердили можливу реалізацію ефекту ТМО в поєднанні з холодним нагартовуванням. Практичне використання зміцнювального ефекту ТМО торсіонів вирішували комплексно з подаль-

Рис.9. Агрегат для деформування торсіонів крученням:

І - станина; 2;5 - гідро-патрони; 3 - стійка з напрямними 4; б - верхня напрямна; 8 - ходовий гвинт з приводом 9; 15 -рука; 16 -торсіон; 17- напрямна; 19 -мех-зм повертання.

шіім орієнтованим заневолюванням, поверхневим обкатуванням роликами, деформаційним старінням. Оцінювали довговічність за таких параметрів: ступінь деформації 0=85%, час після деформаційного вичікування

- 10...40 с, поетапне заневолювання - перше (К'= 0,4), обкатування (Р=9000...11000 Н), друге - (К:=0,5б).

Результати випробовування валів після ТМО з одним ступенем деформації, але зі змінними параметрами часу післядеформаційного вичікування та температури відпуску показали, що найголовнішим фактором, який впливає на довговічність, є величина деформації.

Крива довговічності, залежно від величини деформації, має екстремальний характер. Найвищу витривалість отримали при 9=65 %(Рпс. 10). Показано, що ТМО підвищує опір поширенню тріщин; спостерігається збільшення дисперсії довговічності, що пояснюється розкидом значень витривалості торсіона з тріщиною, більшим періодом її зародження та поширення. Застосування ТМО крученням із 0 = 65 % забезпечує підвищення обмеженої витривалості більше ніж удвічі.

На основі густини розподілу довговічності торсійнпх валів розрахували характеристики надійності в інтервалі часу ^ Ц. Ймовірність безвідмовної роботи елемента оцінювали (рис.10) як

Р(Ч) = 0,5 + Ф

Тс-1

. а _

Після гарячого деформування крученням валів із сталі 45ХН2МФА-Ш завдяки структурним змінам в металі міі використали ефект підвищеної пластичності для збільшення пружних властивостей в заневоленому стані, зберігаючи високі показники довговічності. Комплексно зміцнені вали у цьому випадку мають підвищений опір крихкому руйнуванню, непрямим доказом чого є показники витривалості.

Визначивши на основі службового призначення деталі мінімальне число параметрів якості, оптимізували умови процесу зміцнення, які забезпечують досягнення заданих характеристик. •

Технологічний процес зміцнення торсіонів охоплює три стадії: ТМО крученням, заневолювання, обкатування роликами з проміжним чп кінцевим деформаційним старінням. Поставлена задача має критерієм оп-тимізації - границю міцності т| чи границю пропорційності т , або границю втомленості т#..

Параметри оптимізації: - температура аустенізації; ^ -температура

відпуску; V, - швидкість охолодження; Т - час витримування перед охолодженням; 9 - ступінь деформації; К -коефіцієнт заневолювання; ас - контактне напруження в процесі обкатування; С - вміст вуглецю в легованих сталях, а також послідовність технологічних операцій “заневолювання +

обкатування” чи “обкатування + заневолювання” створюють множину X технологічних факторів оптимізації, тобто X = (х,, х2,...,х9),

де х, = t ; х, = t; х = и ; х = Т ; (7)

1 а 7 2 s’ З о5 4 в’ 4 '

х5 = ©; х6 = к; х, = ot; х8 = С -

фактори, які впливають на статичну міцність;

х9 - послідовність операцій “3 + О” чи “О + З”, де 3 - заневолювання, О - обкатування - на циклічну міцність.

Цільову функцію записуємо у вигляді:

тн -> max f(X); tw ->■ max f(X), (8)

' XeG

де G - область допустимих значень параметрів оптимізації. Перші вісім параметрів належать до кількісних, тобто можуть приймати мінімальне та максимальне значення і в цьому інтервалі змінюються безперервно. Останній фактор має якісний характер, проте шляхом кодування його можна перетворити в кількісний з дискретним числом значень.

На основі експериментальних досліджень для кількісних параметрів отримано відповідні обмеження, які разом із співвідношенням (8) складають математичну модель.

Точка X*, в якій

f(X*) = max f(X) (9)

XeG,

є розв’язком задачі, тобто прп знайдених значеннях х’(і = 1,9) отримуємо оптимальний технологічний процес.

Оскільки залежність tB = f(X) від усіх параметрів в аналітичному вигляді практично не вдається встановити, доводиться використовувати числові результати експериментальних досліджень. У цьому випадку параметри оптимізації, для яких немає вказаної аналітичної залежності, змінюються дискретно. Шляхом використання методу інтерполювання квадратичними поліномами по трьох сусідніх точках дискретні змінні перетворювали в безперервні.

6)

P(t)

Ш)

о

Рис. 10. Розподіл довговічності та надійності торсійних валів

Оскільки функція f(X) - нелінійна, то сформульована задача (8) з обмеженнями належить до задач нелінійного програмування.

Розв’язок такої задачі шукаємо модифікованим методом ковзкого допуску. У цьому методі задача замінюється еквівалентною задачею оп-тпмізації:

Х* = arg шіп~-— f(x)

X є G

за обмежень F(k) - Т(Х) > 0,

де Ф(к) - побудований певним чином критерій ковзкого допуску;

Т(Х) = JEgf(X) + 'Eh2J(X),

\ і=І н

а множина обмежень G має вигляд:

G = X:gi(X) > 0, i = hj(X) = 0, j =

У даному випадку ш = 8, п = 1.

П'ятий розділ “Термомеханічне зміцнення як процес підвищення довговічності технологічного спорядження” присвячений питанням термомеханічного оброблювання теплостійких (традиційних 5ХНМ та перспективних 4Х5МФС) сталей для роботи в умовах високих температур та механічних навантажень на устаткуванні для ТМО торсіонів.

Досліджували розривні зразки з робочою частиною 0 5 мм і ударні -Менаже, виготовлені з заготовок після ТМО з пічного електронагрівання до температур аустенізації 900 °С. Деформували їх поздовжнім вальцюванням з обтисками s = 10, 20, 30, 40 і 50 %.

Експериментальні дослідження показали сприятливий вплив ТМО на зміцнення сталі. Характеристики міцності деформованого металу в інтервалі досліджуваних температур відпусків значно вищі ніж після ЗТО. Чим більший обтиск деформування, тим вищі значення міцності за умов одного і того ж відпуску. Ефект від ТМО з є = 50 % спостерігається тільки в діапазоні відпусків 450...500 °С; підвищення температури відпуску призводить до зменшення міцності, проте її рівень вищий ніж після ЗТО. Прп температурі 550 °С спостерігаються явища відпускної крихкості другого роду, що підтверджується зниженням ударної в’язкості.

Термомеханічне зміцнення суттєво гальмує відпускну крихкість досліджуваної сталі. Найефективніше впливає на відпускну крихкість ТМО з обтиском е = ЗО %. Рівень такої деформації збільшує ударну в’язкість сталі після 550 °С відпуску на 25 %. -

Хоч ефект від ТМО після відпуску 600 °С відчутно нівелюється, але міцність і пластичність сталі 5ХНМ вищі порівняно зі звичайним гарту-

(Ю)

(П)

ванням. Ударна в’язкість при цьому знижується на 8...10 % і тим більше, чим вищий ступінь обтиску. Тому приріст міцності та пластичності не можуть виступати як однозначні критерії оцінки ефективності ТМО теплостійких сталей, для яких важливіше значення має ударна в’язкість. Чим вона вища, тим менша схильність сталі до утворення розгарних тріщин.

Досліди показали, що збільшення післядеформаційної витримки від

0 до 60 с механічні властивості знижуються, залишаючись вищими порівняно з ЗТО для усіх режимів відпусків за винятком 450 °С. Зменшення міцності пропорційне збільшенню ступеня обтиску. Для витримки 60 с проходить початкова стадія збірної рекристалізації.

Збільшення часу післядеформаційної витримки підвищує пластичність сталі 5ХНМ для усіх ступенів деформації та температур відпуску окрім відпуску 450 °С і є = 40%. Аналогічно змінюється й ударна в’язкість. Пластичні властивості збільшуються на 2...4%, а ударна в’язкість - на 10...30 %.

Збільшення ступеня деформації підвищує твердість сталі від 1,5 до 3,7 HRC після відпуску 450 і 500 °С й обтиску є - 50 % в порівнянні з ЗТО.

ТМО покращує теплостійкість. Після термомеханічного зміцнення вона знижується плавніше ніж після ЗТО. Якщо для вихідного стану ТМО збільшує твердість на 1,5 одиниці, то після 20- хвилинної витримки - на 2,8 HRC, а після 30 хв. - на 3 одиниці HRC при температурі 600 °С.

Дослідження доцільності ТМО сталі 4Х5МФС виконували на таких зразках, як і сталі 5ХНМ. Нагрівали заготовки для вальцювання та гартування в селітових електропечах до 1150 і 1050 °С; деформували їх після підстуджування з 1150 до 1050 і 950 °С, що забезпечувало різний ступінь зміцнення гомогенізованого твердого розчину.

Встановлено, що зростання обтиску при всіх температурах деформування підвищує твердість в усьому досліджуваному діапазоні температур відпуску (tBfcBI= 550...650 °С). Очевидно, це пов’язано із зміною кінетики процесів карбідоутворення, що супроводжуються дисперсійним твердінням. Величина приросту твердості (HRC) коливається у межах 1-7 одиниць.

Якщо для температур деформування (t) 950 і 1050 °С максимальний приріст твердості спостерігається на зразках з обтиском є = 40 % і відпущених при 590 °С, вальцювання від 1150 °С зсуває цей максимум в бік вищого відпуску - 620 °С.

Подібно до твердості змінюються властивості міцності. Мінімальний приріст ав і а0 2 виявлено після ТМО та відпуску при 550 °С. З підвищенням температури відпуску ефект від зміцнення суттєвіший.

Підвищення t до 1050 °С змінює закономірність зміцнення в усьому діапазоні ступенів деформування та температур відпуску. Вихідий рівень міцності після відпуску 550 °С підвищується всього на 50 МПа порівняно зі значеннями, отриманими на зразках після ЗТО з 950 °С і такого ж відпуску, і досягає 2520 МПа. Зміна величини деформування в інтервалі

20...40 % не впливає на границю міцності. Приріст св після ТМО та відпуску 590 °С досягає вже 350 МПа і залишається на цьому рівні при всіх ступенях деформування. Такий характер зміни міцності спостерігається і після відпуску 650 °С. У цьому випадку значення о_ після ТМО прп всіх ступенях обтиску досягає 1570 МПа проти 1390 МПа після ЗТО. Пластичні властивості (Ч7, 5) і ударна в’язкість (KCU) дещо зменшуються у зв’язку з відчутним підвищенням твердості.

Порівняння пластичності сталі після ЗТО та ТМО за еквівалентних рівнів міцності показало, що вплив останнього ефективніший при вищих температурах. Найвищий рівень міцності (ав) забезпечує як ТМО, так і ЗТО після відпуску 550 °С. За цих обставин зміна температури гартування і деформування практично не впливає на величини о і а0,. З підвищенням температури відпуску приріст о( і <т0, внаслідок ТМО стає відчутнішим. Стабільніших значень набуває після ТМО і відпуску в інтервалі 550... 590 °С границя текучості (о0, = 203...209 Мпа).

Підвищення tBkoi призводить до роззміцнення структури металу, що підтверджується зниженням твердості, міцності та одночасним збільшенням пластичності й ударної в’язкості. Досліди показали, що найвідчутнішим є приріст міцності, який забезпечило ТМО в діапазоні tBÍan = 590...650 °С при умові здійснення вальцювання після підстуджування з 1050 °С. Спостерігається також відчутне звуження відстані між at та а0, із збільшенням температури відпуску та ступеня деформування. Так, при tB¡ = 550 °С і s = 40 % а - а., = 340 МПа, а при t. = 590 °С а - = 160 МПа.

в 0,2 ’ г відп. в 0,2

Ефективним є вплив ТМО з більшим ступенем деформаціїта відпуском 650 °С.

У діапазоні tBim = 500...590 °С різко підвищується границя текучості (від 1800 до 2310 МПа) для усіх значень обтиску. Зазначене дає підставу вважати температуру відпуску 590 °С оптимальною для забезпечення максимальної стійкості грав’юри інструменту.

Досліджено також вплив ТМО на здатність сталі зберігати під час нагрівання в процесі експлуатації необхідні структуру та властивості. Деформування з обтиском s = 20 % при t = 1050 °С і витримки в 20 і 30 хвилин підвищують твердість на 4 - 6 одиниць.

Застосування відпуску 590 °С для зразків, зміцнених як з 950, так і з 1050 °С в усьому інтервалі досліджуваних ступенів деформування сприяє підвищенню теплостійкості. При є = 40 % цей приріст досягає 7-8 одиниць.

Сприятливий вплив ТМО на властивості міцності сталі встановлено також шляхом аналізу змін в морфології зруйнованих зразків. Проте, застосування ТМО наштовхується на технологічні труднощі, пов’язані з наданням зміцненому матеріалу необхідних розмірів і форми шляхом оброблювання різанням. Показано, що різання зміцнених ТМО теплостійких

22 , матеріалів можна здійснити за допомогою традиційних твердосплавних вольфрамо-кобальтових (ВК) інструментів, стійкість яких визначається передусім геометричними параметрами та режимами різання.

У шостому розділі “Оцінка конструктивної міцності валів в умовах кручення” розглядається методика оцінки в’язкості руйнування на циліндричних зразках. Відомі методики з використанням різного роду призматичних зразків, серед яких є балковий зразок для випробувань згином

і компактний зразок на позацентровий розтяг. Привертають увагу циліндричні зразки із зовнішньою кільцевою тріщиною для випробувань розтягуванням.

Проте і до сьогодні не отримав поширення циліндричний зразок з односторонньою, зокрема, сегментною тріщиною. Це пояснюється відсутністю достовірних функціональних залежностей коефіцієнта інтенсивності напружень від глибини тріщини. Проте, такий зразок заслуговує на увагу та широке використання. Треба зазначити, що він імітує найімовірніші умови поширення тріщини в процесі роботи багатьох деталей машин, серед яких осі, вали, шкворні, пальці, шпильки тощо. Такого типу циліндричний зразок може враховувати вплив на поширення тріщини текстури матеріалу, сформованої у процесі вальцювання круглого сортаменту. Циліндричні зразки з односторонньою тріщиною дозволяють оцінити вплив на тріщиностійкість деталей поверхневих зміцнювальних технологій, найефективніше зреалізованих на виробах циліндричного типу.

Для оцінки коефіцієнта інтенсивності напружень в циліндричному зразку з односторонньою сегментною тріщиною часто користуються спрощеними формулами

К, = о (тс с)1'2

чи видозміненою К1 = о (п с)ш-2, (12)

в яких а - номінальне напруження в брутто-перерізі; с - глибина тріщини; г - нерозмірна функція, що залежить від співвідношення сф; Б -діаметр зразка.

В основу розрахунку функції 2 покладено заміну круглого зразка еквівалентним за жорсткістю квадратним зразком.

Приймаючи до уваги незадовільну точність оцінок за цими формулами, нами запропонована методика оцінки в’язкості руйнування високоміцних матеріалів на циліндричних зразках із сегментною односторонньою тріщиною, яка грунтується на експериментальному визначенні функції 2 і залежить від співвідношення сШ. Суть методики базується на встановленому Дж.А. Кісом співвідношенні

К?(1-ц2) Р2 сі Я.

С' =----Е----(13)

між інтенсивністю звільнення пружної енергії у зразку з тріщиною та його податливістю Я, де Р - повне навантаження на зразок; Р -площа перерізу

зразка, зайнята тріщиною; Е і ц - відомі пружні константи. Підставивши в рівняння (13) вираз (12) дістанемо:

1-ц2 Р2 ¿1

~ 'аг'

•п-с-Х

(14)

Е 2

У відповідності з найпоширенішою схемою (триточковим згином) навантаження лабораторного зразка вираз функції 7. прийме такий вигляд:

2 = -

4\У

В-Ьзіпавіп

с!>.

7ГЇ)(1-ц2) ¿а

(15)

де W - момент опору брутто-перерізу зразка, Е - відстань між опорами, 2а

- центральний кут, що охоплює фронт тріщини у зразку.

Отже, задача полягає в експериментальному визначенні похідної від функції податливості л. Оскільки податливість зв’язана з прогином залежністю к — і І Р, то задача зводиться до оцінки величини сШсЗР, яка в межах пружної деформації даного зразка є тільки функцією глибини тріщини і може бути виражена центральним кутом а.

Прогин зразків із сталей 40Х і 60С2Н2 діаметром 17 мм з попередньо утвореними втомними тріщинами різної довжини в межах співвідношень сЮ від 1,5 до 0,5 і кута а відповідно від 90 до 180° оцінювали у процесі зростання навантаження. За допомогою діаграми “Р-Р” оцінили К1С статі 40Х і 60С2Н2 після гартування та низького відпуску при 200 °С на зразках 017мм.

Значення К1С, підраховані за розробленою методикою узгоджуються з результатами, отриманими за відомими методиками на зразках прямокутного перерізу.

Оцінку в’язкості руйнування в умовах кручення досліджували на ділянці вала з дефектом, розташованим у площині, перпендикулярній до напрямку максимальних розтягувальних напружень, із специфічним напруженим станом, який з точки зору поширення тріщини не вдається відтворити в умовах звичайних випробовувань під час оцінки величини К]с на плоских чи циліндричних зразках.

Розташування дефекту на гвинтовій лінії під кутом 45° вздовж лінії максимальних стискувальних напружень відповідає його найнебезпечнішому орієнтуванню (рис. 11). Зміна напрямку крутного моменту чи переорієнтування дефекту під кутом 90° може забезпечити максимальну тримку здатність (головні стискувальні та розтягувальні напружен-

Рис.И. Циліндричний зразок та розміри концентратора

ня “зачиняють” дефект). Наведені обгрунтування підтверджують непридатність традиційних зразків і методів для оцінки чутливості К1с до концентрації напружень в деталях циліндричного типу в умовах кручення.

Задачу розв’язано на основі методу граничної інтерполяції, розглянувши такі граничні випадки:

1. тріщина неглибока, коли ЬШ = і; -» 1, а коефіцієнт інтенсивності напружень К,(1)= о(1)пош • а,.

2. тріщина глибока, коли % -» 0, а коефіцієт інтенсивності напружень

К (°)=о(0) . а Тут а(0) , о(1) , а. і а, -номінальні напруження та геомет-

1 пош 0 ^ попг попг 0 1 * *'

ричні частини коефіцієнтів інтенсивності напружень.

На основі цього, а також робіт В.В. Панасюка та О.Є. Андрейківа знаходимо коефіцієнт інтенсивності напружень

Кі = "^Г7^^(4), (16)

F© ='

d2Vd

1,2533Vb^(f+^-0,5)0,12-0,32;;)

де

/0,5(1 -с)(1,12 -0,32 ?)z • (f Н-0,5)

(0,1242f+ 0,25 £-0,1071)^

Нерозмірна функція F(£) залежить від параметра є = 1 - \ - h/D. J

Тут:

f = -

•^х'сер

Б ’ В3 ’

де Іс - відстань від центра ваги перешийка до осі циліндричного зразка; ^,ссг - момент інерції перешийка тріщини стосовно осі Х‘, що проходить через цешр ваги. Тут Г і g - нерозмірні функції. Для забезпечення необхідної міцності деталей в умовах кручення на основі рівняння (16) отримуємо

б)

Рис. 12. Зміна осьової (а) та кутової (б) жорсткості залежно від геометричних та конструктивних параметрів

м <

А АК Р

К,сР2л/Р

т '

- прикладеним крутнии момент.

де М

Експериментальні значення безрозмірної функції И© добре узгоджуються із значеннями, отриманими аналітичним способом, що підтверджує придатність останнього для оцінки конструктивної міцності циліндричних виробів з тріщиновиднпми поверхневими гвинтовими дефектами, які створюють найбільшу небезпеку для виробів, що працюють в умовах кручення. Методика використана для оцінки анізотропії в’язкості руйнування в

стаді 45ХНМФА після ТМО крученням.

Зміна нахилу волокон і ступеня деформації 9 сприяє підвищенню К1с з екстремальною залежністю з максимумом, що відповідає орієнтації волокон вздовж лінії тріщини під кутом а = 45°. Але деформування у зворотньому напрямку (до напрямку під час оброблення) Кк різко зменшується.

Зроблено порівняльну оцінку трнмкої здатності тг стрижня незамкнутого гвинтоподібного профілю з трнмкою здатністю т' кругового перерізу в умовах статичного кручення. Показано, що форма поперечного перерізу (рис. 13) та кут підіймання гвинтового завитка суттєво впливають на рівень тримкої здатності та крутильної жорсткості (рис. 12).

2(1 + ц) • Т2 • [(К / И.) - р2 ]

(1+Т2-р2)2

Рис. 13.Форма поперечного перерізу гвинтового стрижня

р=

1>1; 0<р<г.

Оскільки пластичність круглого стрижня 0Г = М /О Гс, то гвинтового

0Г _ _М______М_

” СГ ~ слк У Обчислення показали, що

21

лг

Р = ^7 =

7ТГ

>1.

Г 2[Іко[1 (К / Я)] - 2(1 + ¡л)1!' Ф]

У цих виразах: ц - коефіцієнт Пуассона, р - біжучий радіус, ¥ -відносний кут закрученості, со - кут нахилу гвинтового рівця; К, II, Ф -постійні величини, що характеризують форму поперечного перетину стрижня і обчислюються за певними формулами; Iй -полярний момент інерції незавитого стрижня.

Основні результати та висновки

1. На основі комплексних досліджень, теоретичних розробок та узагальнень з позицій системного підходу сформульована методологія вирішення важливої народно-господарської проблеми щодо забезпечення довговічності пружних елементів транспортних машин технологічними методами. Запропоновані методи та технічні засоби забезпечать подальший розвиток перспективного напрямку в машинобудуванні - технології підвищення довговічності пружних елементів машин шляхом формування необхідних механічних властивостей, отриманням відповідної структури та текстури.

2. Сформовані в процесі термомеханічного зміцнення крученням серед-ньовуглецевих і середньолегованих сталей особливі структурні стани мартенситу, досягнутий рівень підвищеної пластичності служать основою для забезпечення необхідної циклічної міцності торсійних валів у високоміцному стані шляхом застосування операцій холодного нагартовування.

3. Високий рівень структурно-чутливих механічних характеристик пружинних сталей в умовах статичного навантаження крученням забезпечується шляхом вибору оптимальних температурних, деформаційних та часових параметрів, які впливають на кінетику фазових перетворень і формування розвинутої субструктури.

Поєднання пришвидшеного нагрівання (Ув = 8 град/сек) з оптимальною витримкою (до 4 хв) перед охолодженням сприяє підвищенню циклічної міцності легованих середньовуглецевих конструкційних сталей в умовах кручення.

4. Лабораторні та дослідно-промислові випробування показали, що найвищих значень циклічної міцності пружних елементів в умовах кручення можна досягнути шляхом комплексного поєднання ТМО з операціями холодного нагартовування та ДСМ, виконаними в чітко визначеній послідовності з дотриманням орієнтаційної відповідності напрямку деформування в процесі ТМО, заневолювання циклічному навантаженню в умовах асиметричного циклу. Висока довговічність торсійних валів забезпечується сприятливим впливом ТМО й нагартовування на період зародження і поширення тріщин втомленості.

5. ТМО крученням за умов помірних значень пластичного гарячого деформування та холодного нагартовування обкатуванням, поетапного заневолювання і ДСМ виступає як ефективний засіб підвищення циклічної міцності та пружних властивостей деталей із хромо-нікеле-молібдено-ванадієвих сталей. Це забезпечується як вихідним зміцненням сталі з допомогою ТМО, так і підвищеною сприйнятливістю мартенситу, утвореного із деформованого аустеніту, до наступних операцій холодного зміцнення. Природа зміцнення загартованих сталей деформаційним старінням проявляється у зміні дислокаційного механізму внутрішнього тертя.

6. Застосування ТМО в комплексному поєднанні холодного зміцнення валів дозволяє:

- збільшити запас потенціальної енергії пружннх елементів підвісок, суттєво (до 30%) підвищити середню швидкість руху, знизити динамічні навантаження вузлів ходової частини;

- виконати раціональну компоновку вузлів підвіски необхідної жорсткості та запасу потенціальної енергії її пружних елементів, забезпечити необхідні параметри плавності руху.

7. Заневолювання як орієнтоване нагартовування крученням супроводиться неоднорідною пластичною деформацією, що сприяє виникненню системи залишкових дотичних напружень, які в його поверхневих шарах спрямовані в протилежний бік відносно робочих напружень навантаження. Тому приріст границь пропорційності та втомленості у разі прикладання “прямого” навантаження треба інтерпретувати як сумарний ефект від віднімання залишкових дотичних напружень і від нагартовування. Проте, у випадку робочих напружень протилежного напрямку (за знаком навантаженню в процесі заневолювання) проявляється сильно виражений ефект Баушінгера, зумовлений як власне орієнтованим нагартову-ванням, так і додаванням робочих і залишкових напружень.

8. Для комплексного зміцнення натурних торсіонів з допомого ТМО крученням відповідно до висунутих вимог спроектовано та виготовлено спеціальну лабораторно-промислову машину, яка забезпечує дотримання основних температурно-деформівних і часових технологічних параметрів; на основі проведених досліджень розроблено гнучкий технологічний модуль дія ТМО торсійних валів; створене технологічне устаткування підтвердило можливість і доцільність застосування власне як його, так і комплексного зміцнення пружних елементів у промислових умовах транспортного машинобудування, забезпечивши економічний ефект біля 1 млн. грв.

9. ТМО теплостійких сталей є ефективним засобом підвищення характеристик довговічності технологічного спорядження для роботи в умовах високих температур і навантажень. Найкращого поєднання механічних властивостей після всіх режимів відпусків можна досягнути в результаті ТМО сталей з помірним обтиском (є=30 %) та гартуванням деформованого аустеніту після певного відпочинку (30...60 с).

10. Оброблюваність різанням зміцнених ТМО теплостійких сталей (інструментів) суттєво залежить від структури зміцненого матеріалу, стану карбідної фази. Формоутворення різанням можна здійснити за допомогою традиційних твердосплавних вольфрамо-кобальтових (ВК) інструментів, стійкість яких визначається геометричними параметрами та режимами різання.

11. Запропоновані методи оцінки в’язкості руйнування на циліндричних стрижнях дозволяють оцінити тримку здатність торсійних валів з врахуванням створюваної в технологічному процесі текстури та специфічного напруженого стану.

Основні публікації за матеріалами дисертаційної роботи

1. Кукляк М.Л. Методи підвищення довговічності пружних елементів транспортних машин / Вид-во “Світ”.- Львів.держ. ун-ту.-1997.- 206 с.

2. Кукляк М.Л. Металорізальні інструменти в машинобудуванні. -ч.І.-К.: Ін-т сист. досл. освіти України.-1993.-392 с.

3. Гаврилюк В.І., Кукляк М.Л. Взаємозамінність, стандартизація і технічні вимірювання.- К.: НМК ВО при Мінвузі УРСР.-1990.- 215 с.

4. Бабей Ю.И., Моисеев Р.Г., Кукляк Н.Л. К вопросу о механизме упрочнения закаленной стали при деформационном упрочненни//Физико-химическая механика материалов. - 1970, N1. -С.100-102.

5. Кукляк Н.Л., Лахтай Е.К. Влияние ВТМО на вязкость разрушения штамповой стали 4Х5МФС// Вестн. Львов, политехи, инстута, N 190. Технология машиностроения и динамическая прочность, -Львов, 1985,-С.11-12.

6. Лахтай Е.К., Кукляк Н.Л., Боженко Л.И. Результаты исследования влияния ВТМО на механические свойства стали 5ХНМ// Вестник Львов, политехи, инс-та, 156 “Технология машиностроения и динамическая прочность машин”. -Львов, 1982,- С.55-59.

7. Боженко Л.И., Кукляк Н.Л., Кравченко В.М.. Автоматизация процесса высокотемпературной термомеханической обработки деталей // Вестн. Львов, политехи, инс-та, N 209. Оптимизация производственных процессов и технического контроля в машиностроении и приборостроении, -Львов, 1986, -С.10-12.

8. Кукляк М.Л. Про вибір параметрів технологічного процесу ВТМО сталі 45ХН2МФА-Ш // Вісн. Держ. ун-ту “Львівська політехніка”,- N 303.-Оптимізація виробничих процесів і технічний контроль у машинобудуванні,- Львів.-1996.- С.55-62.

9. Кукляк М.Л. Оптпмізація технологічного процесу зміцнення // Вісн. Держ. ун-ту “Львівська політехніка”.- N 303.- Оптпмізація виробничих процесів і технічний контроль у маііпшобудуванні.-Львів.-1996,- С.42-46.

10. Кукляк М.Л. Вибір оптимальних режимів ВТМО теплостійких сталей // Вісн. Держ. ун-ту “Львівська політехніка”.- N 303.-Оптпмізація виробничих процесів і технічний контроль у машинобудуванні,- Львів,-1996.- С.42-46.

11. Кукляк Н.Л., Боженко Л.І., Кравченко В.М. Оптимизация механической обработки штампового инструмента, упрочненного с помощью высокотемпературной термомеханмческой обработки // Оптимизация производственных процессов и технический контроль в машиностроении и приборостроении.- 1983.-N 179.-С.37-40.

12. Боженко Л.І., Кукляк М.Л., Лахтай Є.К. Оброблюваність сталей у високоміцному стані /Вісн. Держ. ун-ту “Львівська політехніка”,- N 246,-

Оптимізація виробничих процесів і технічний контроль у машинобудуванні.- Львів.-1990,- С.9-11.

13. Кукляк М.Л. ВТМО штампових сталей як процес для створення надійного технологічного спорядження / В кн. Матеріали 2-го Міжнародного симпозіуму “Механіка і фізика руйнування будівельних матеріалів та конструкцій”,- Львів-Дубляни.-199б.-С.327-330.

14. Кукляк М.Л. Оцінка конструктивної міцності валів в умовах кручення // Bien. Держ. ун-ту “Львівська політехніка”,- N 303,- Оптимізація виробничих процесів і технічний контроль у машинобудуванні.- Львів.-1996.- С.55-62.

15. Когут Н.С., Кукляк Н.Л., Москвичов ІІ.Л. Трещиностонкость конструкционных сталей при статическом и усталостном нагружении // Проблемы прочности, -1990, N7 -С.28- 31.

16. КогутН.С., Боженко Л.И., Кукляк Н.Л. Установка для натурных

испытаний цилиндрических пружин/физико-химическая механика материалов, 1992, N6,-С. 74-75. .

17. Лахтай Е.К., Кукляк Н.Л., Романпв О.Н., Зарайский В.М. Влияние термической и термомеханической обработки на механические свойства и характер разрушения штамповой стали 4Х5МФС // Физикохимическая механика материалов, -1974, N5,-C.51-57.

18. Романпв О.Н., Андрейкив А.Е., Кукляк Н.Л. и др. Об одном методе оценки конструктивной прочности деталей, работающих на кручение// Проблемы прочности.- 1978. N9. -С.32-37.

19. Сорокивскнй И.С., Кукляк Н.Л. , Романпв О.Н.п др. Влияние комплексной обработки с использованием ВТМО и холодного наклепа на циклическую прочность п другие свойства стали 45ХНМФА//Физико-химическая механика материалов. 1970. N6,- С.15-19.

20. Сорокивскнй И.С., Романив И.С., Кукляк Н.Л. Об одном способе повышения циклической прочности закаленных сталей//Физико-химическая механика материалов, -1972, N5,- С.40-44.

21. Романив О.Н., Кукляк М.Л., Крыськив A.C. К оценке вязкости разрушения на цилиндрнчееких образцах с сегментовидной трещиной// Физико-химическая механика материалов. -1977. N4,- С.28-32.

22. A.c. 840156 . Способ упрочнения торсионных валов. Кукляк Н.Л., Сорокивскнй И.С., Гречко Н.М. и др. Опубл. в Б.И. 1981. N23.

23. A.c. 422779 СССР. Установка для термомеханического упрочнения изделий. Романив О.Н., Кукляк Н.Л., Сорокивскнй И.С. и др. Опубл.в Б.И. 1974. N13.

24. A.c. 1171540 СССР. Установка для термомеханического упрочнения изделий. Кукляк Н.Л., Сорокивскнй И.С., Боженко Л.И. Опубл. в Б.И. 1985 , N29.

25. A.c. 513091 СССР. Способ упрочнения изделий. Романив О.H., Кукляк Н.Л., Сорокивскнй И.С. и др. Опубл. 1976 в Б.И., N17.

зо

26 A.c. 751480 СССР. Устройство для изготовления упрочненных пружин. Ясенчук П.Д., Кукляк Н.Л., Ясенчук Б.Д. и др. Опубл. в Б.И. 1980, N28.

27. Кукляк М.Л. Оптимізація технології зміцнення виробів із конструкційних матеріалів /Матер. 3-го Міжнародного симпозіуму “Нєкласичні проблеми теорії тонкостінних елементів конструкцій та фізико-хімічної механіки композиційних матеріалів”.- МО Україии.-Ів.-Франківськ.-1995.-С.99-102.

28. Кукляк М.Л., Боженко Л.І. Технологічний процес як засіб впливу на параметри надійності деталей / Матеріали доповідей 2-го Міжнародного симпозіуму українських інженерів-механіків у Львові,-1995. -С.148.

31

Анотація

Кукляк Микола Лук’яновивч. Науково-прикладні основи забезпечення довговічності пружних елементів транспортних машпн технологічними методами. Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.08, Технологія машинобудування (рукопис). Державний університет “Львівська політехніка”, Львів, 1998.

Створені й узагальнені наукові основи та інженерні методи підвищення витривалості пружних елементів транспортних машпн -торсіонів - із застосуванням термомеханічного зміцнення, пластичного нагартовування та деформаційного старіння мартенситу.

На основі лабораторних і дослідно-промислових досчіджень розроблено технологічне устаткування для зміцнення натурних валів. Запропоновані методи оцінки конструктивної міцності циліндричних деталей в умовах кручення на підставі теоретичних положень граничної рівноваги пружнопластичнпх твердих тіл з тріщиноподібшшп дефектами.

Ключові слова: торсіон, термомеханічне зміцнення, кручення, втомлюваність, технологічний процес, циклічна міцність, нагартовування, обкатування, деформаційне старіння.

Аннотация

Кукляк Николай Лукьянович. Научно-практические основы обеспечения долговечности упругих елементов транспортных машин технологическими методами. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.02.08, Техология машиностроения (рукопись). Государственный университет “Львивська политехника”, Львов, 1998.

Созданы и обобщены научные основы и инженерные методы повышения долговечности упругих елементов транспортных машин -торсио-нов - с применением термомеханического упрочнения, пластического наклепа, деформационного старения мартенсита. .

На основе лабораторных и опытно-промышленнях исследований разработано технологическое оборудование для упрочнения натурных валов. Предложены методы оценки конструктивной прочности цилиндрических деталей в условиях кручения с использованием теоретических положений предельного равновесия пружно-пластических твердых тел с трещиновидными дефектами.

Ключевые слова: торсион, термомеханнческое упрочнение, кручение, усталость, технологический процесс, циклическая прочность, наклеп, обкатка, деформационное старение.

32

Annotation

Kuklyak Mykola Lukyanovych Scientific-practical Bases of Provision of Transport Machines Elastic Elements Longevity with Technogical Methods. Dysertation presented for obtaining a Doctor’s scientific degree in Technical Sciences on specialities: 05.02.08 - Technology of Machinebuilding. (manuscript)

- The State University “Lvivska Politechnika”, Lviv, 1998.

The scientific bases and engineering methods of longevity increasing of transport machines elastic elements - torsion bars - are created and generalized with the application of the thermomechanical hardening, plastic volume and surface cold working, and strain ageing of martensite. The technological equipment for the hardening of natural shafts are developed on the base of the laboratorial and experimental and industrial researches. The methods of estimate of the cylindric details structural strength are suggested in the torsion conditions with the using of theoretical propositions oflimit equilibrium of the elastic-plastic rigid bodies with the cracklooking defects.

Key words: torsion bar, thermomechanical hardening, torsion, fatigue, technological process, cyclic strength, cold-work hardening, sprining, strain ageing.

MJUuub

Підп. до друку12.08.1998. Формат 60x84 1/16 Папір друк. №2. Умови, друк. арк. 1.7 Умовн. фарб. відб.. 2.1. Обл.-вид. арк. 1.3.

Тираж 100 прим.

Дільниця оперативного друку ДУ "Львівська політехніка"