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.

Скачать

Список литературы

  1. 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.
  2. 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.
  3. Матохнюк Л. Е. Ускоренные усталостные испытания высокочастотным нагружением. Киев: Наукова думка, 1988. 199 с.
  4. 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.
  5. 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.
  6. Кузьменко В. А. Усталостные испытания на высоких частотах нагружения. Киев: Наукова думка, 1979. 336 с.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
  11. 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