ФРАКТОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ УСТАЛОСТНЫХ ИЗЛОМОВ
УДК 621.785.531
- Пищов Михаил Николаевич – кандидат технических наук, доцент кафедры материаловедения и проектирования технических систем. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: Pishchou@belstu.by
- Бельский Сергей Евграфович – кандидат технических наук, доцент кафедры материаловедения и проектирования технических систем. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: dmiptu@belstu.by
- Царук Федор Федорович – кандидат технических наук, доцент кафедры материаловедения и проектирования технических систем. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: Tsaruk@belstu.by
DOI: https://doi.org/ 10.52065/2519-402Х-2023-270-2-28 (In Russian).
Ключевые слова: алюминиевые сплавы, усталостные характеристики, усталостные испытания, лазерная обработка, усталостные трещины, излом, структура.
Для цитирования Пищов М. Н., Бельский С. Е., Царук Ф. Ф. Фрактографический анализ высокочастотных усталостных изломов // Труды БГТУ. Сер. 1, Лесное хоз-во, природопользование и перераб. возобновляемых ресурсов. 2023. № 2 (270). С. 238–244. DOI: 10.52065/2519-402Х-2023- 270-2-28.
Аннотация
В статье исследована возможность использования высокочастотного циклического нагружения для проведения усталостных испытаний алюминиевого сплава АК8М3, полученного с использованием вторичного алюминиевого сырья. Приведены схемы стендов для проведения испытаний и методика определения усталостных характеристик металлических материалов. Установлено совпадение распределения усталостных трещин с максимумом величины циклических напряжений. Показано, что использование высокочастотного нагружения позволяет проводить сравнительные испытания конструкционных материалов с существенным ускорением процесса исследования и с повышенной достоверностью результатов за счет большего количества испытанных объектов при приемлемом уровне трудозатрат и экономии энергоресурсов. Экспериментально установлена оптимальная величина процентного содержания железа в исследуемом сплаве АК8М3 с точки зрения уровня его усталостных свойств, которую можно принять в пределах 1%, с допустимой величиной отклонения не более 0,5% Fe. Можно предположить, что данное влияние примеси железа сохранится и для различных видов обработки поверхности такого сплава. Проведение фрактографического анализа изломов образцов заключалось в определении и последующем установлении основных причин разрушения материала. Как правило, визуальное изучение поверхности изломов позволило установить место начала разрушения и характер его дальнейшего протекания. Выявлено, что использованные в данной работе параметры лазерной технологии упрочнения не могут быть рекомендованы для повышения уровня усталостных характеристик исследованного сплава.
Список литературы
- Ефименко Г. Г., Михеева И. Г., Павлышин Т. Н. Сталь и альтернативные материалы. Проблемы экономики и экологии // Металл и литье Украины. 1997. № 8–9. С. 3–8.
- Блохин А. В., Царук Ф. Ф., Гайдук Н. А. Комплекс оборудования для усталостных испытаний элементов технологического оборудования // Труды БГТУ. Сер. II, Лесная и деревообраб. пром-сть. 2002. Вып. X. С. 213–215.
- Матохнюк Л. Е. Ускоренные усталостные испытания высокочастотным нагружением. Киев: Наукова думка, 1988. 199 с.
- Довгялло И. Г., Царук Ф. Ф., Новицкий А. В. Комплекс для усталостных испытаний металлических материалов при повышенных температурах // Современные направления развития производ ственных технологий и робототехника: материалы междунар. науч.- техн. конф., Могилев, 22–23 апр. 1999 г. Могилев, 1999. C. 326.
- Tsaruck F., Novitskiy A. Method of the accelerated prediction of fatigue properties of metals at normal and heightened temperatures by results of high-frequency tests // ISTF 2000: proceedings of III international symposium on tribo-fatigue. Hunan, China, 2000. P. 193–195.
- Кузьменко В. А. Усталостные испытания на высоких частотах нагружения. Киев: Наукова думка, 1979. 336 с.
- Estimation of influence of flecuency of flexural vibrations of structural sensitive characteristics of 20x13 steel / I. Dovgyallo [et al.] // Creep and Coupled Processes: the 4th International Symposium. Bialostok, 1992. Р. 57–63.
- Belsky S. E. Equipment complex for ensuring the research of the characteristics of multi-cycle fatigue using high loading frequencies // Proceeding of BSTU. Series 1, Forestry. Nature Management. Processing of Renewable Resources. 2019. No. 2 (216). P. 201–206.
- Анализ кинетики физико-механических характеристик при проведении усталостных испытаний инструментальной стали / С. Е. Бельский [и др.] // Лесная инженерия, материаловедение и дизайн: материалы 86-й науч.-техн. конф. профес.-преподават. состава, науч. сотрудников и аспирантов, Минск, 31 янв. – 12 февр. 2022 г. Минск, 2022. С. 292–295.
- Царук Ф. Ф., Бельский С. Е. Влияние содержания железа и лазерной обработки на высокочастотные усталостные свойства сплава АК8М3 // Труды БГТУ. Сер. II, Лесная и деревообраб. пром-сть. 2010. Вып. XVII. С. 323–326.
- Strain state and microstructure evolution of AISI-316 austenitic stainless steel during high-pressure torsion (HPT) process in the new stamp design / A. Volokitin [et al.] // Metalurgiya. 2021. No. 60 (3-4). Р. 325–328. R
Поступила 10.03.2023