Релаксационную стойкость

Нередко пружины изготовляют из патентированной холоднотянутой проволоки и холоднотянутой ленты из высокоуглеродистых сталей 65, 65Г, 70, У8, У10. Высокие механические свойства проволоки достигаются патентированием и последующей протяжкой при степени деформации не менее 70 %. Временное сопротивление проволоки после 95 %-ной деформации (диаметр проволоки 1,4 мм) достигает 2600 МПа. Пружины после холодной навивки подвергают отпуску при 210—320 "С для снятия напряжений, повышения предела упругости и релаксационной стойкости. Более часто применяется сталь, поступающая в виде проволоки диаметром от 6,0 до 0,15 мм с о"ц -— 1360ч-2200 МПа. Нагартованнан лента имеет ои ^-- 750-н1200 МПа.

3. Напряжения ai в болтах рекомендуется с целью повышения релаксационной стойкости принимать небольшими, учитывая, однако, сопутствующее снижению ai увеличение габаритов и массы соединения. Нижним пределом можно считать d = 10 кгс/ммг, меньше которой площадь FI резко возрастает. Для конструкций общего машиностроения, а также для корпусов из легких сплавов, стягиваемых стальными болтами, можно принимать CTI = 12 ~ 15 кгс/мм2, т. е. изготовлять болты из углеродистых сталей.' Для конструкций малой массы и габаритов, а также при чугунных и стальных корпусах целесообразно принимать CTI = 20 -f--г- 30 кгс/мм2 (легированные стали). Увеличение сп свыше 40 кгс/мм2 существенного выигрыша в габарите и массе не дает.

Гораздо большее значение имеют упругие элементы как средство уменьшения термических сил и повышения релаксационной стойкости соединений.

Оценка релаксационной стойкости по величине остающихся напряжений является спорной. Для отражения физической сущности явлений, а также для удобства расчетов целесообразно исходить прямо из величины остаточных деформаций и оценивать релаксационную стойкрвтъ пределомползучести — величиной напряжения, при котором пластическая вытяжка за регламентированный, достаточно большой промежуток времени (3000—5000 ч) не превышает определенной малой величины (0,5-1%0).

Способы повышения упругости болтов и корпусов применяют для-увеличения релаксационной стойкости фланцевых соединений.

0,5 мкм. Существенную роль в высокой релаксационной стойкости играет стабильность созданных в материале структур. Чем стабильней исходная структура стали, тем меньше интенсивность процессов релаксации напряжений.

Рис. 1.20. Температурная зависимость релаксационной стойкости сталей ЭП-44 (•. О) и ЭП-182 (А > А^ после различных режимов термической обработки:

76. Расторгуев О. Ф. К вопросу о прогнозировании релаксационной стойкости металла деталей теплоэнергетического оборудования // Теплоэнергетика. 1984. № 10. С.60—61.

Отпуск применяют для снятия внутр. напряжений, повышения предела упругости и релаксационной стойкости.

При одинаковых условиях внешнего воздействия на деталь (при ее механической и термической обработке и сборке) остаточные внутренние напряжения обнаруживают следующую зависимость от свойств материала детали: понижаются с уменьшением модуля упругости, предела текучести, коэффициента усадки (при литье), коэффициента линейного расширения, релаксационной стойкости, теплостойкости, температуры рекри-

прочности, пластичности и ударной вязкости. На рис. 3 для углеродистой стали, содержащей 0,13% С и 0,5% Мп, по данным Глена показано изменение удлинения во времени при 538, 575 и 650° С. Механические свойства стали 20 в зависимости от температуры испытания после различных режимов термической обработки указаны в табл. 6, а данные по релаксационной стойкости — в табл. 7.

Сред нетемпературный (средний) отпуск выполняют при 350—500 °С и применяют главным образом для пружин и рессор, а также для штампов. Такой отпуск обеспечивает высокие пределы упругости и выносливости и релаксационную стойкость. Структура стали после среднего отпуска — троостит отпуска или троостомартенсит; твердость стали HRC 40—50. Температуру отпуска надо выбирать таким образом, чтобы не вызвать необратимой отпускной хрупкости.

Рессорно-пружинные стали общего назначения должны обладать высоким сопротивлением малым пластическим деформациям и пределом выносливости при достаточных пластичности и сопротивлении хрупкому разрушению; иметь повышенную релаксационную стойкость.

Волге часто для изготовления пружин и рессор используют легированные стали, содержащие 1,5—2,8 % Si: 0,6—1,2 % Ми; 0,2-1,2 % Сг, 0,1—0,25 % V, 0,8—1,2 % W и 1,4—1,7 % Ni Эти элемент!)! обеспечивают необходимую прокаливаемость, измельчают зерно и повышают релаксационную стойкость сталей.

Стали 60С2ХФА и 65С2ВА, имеющие высокую прокаливаемость, хорошую прочность (см. табл. 9) и релаксационную стойкость, применяют для крупных высоконагруженных пружин и рессор. Когда упругие элементы работают в условиях сильных динамических нагрузок, применяют сталь с никелем 60С2Н2А.

Обычно релаксационную стойкость определяют путем длительной (5-10 тыс. ч) выдержки образцов под напряжением, равным 0,5-0,8 предела текучести материала при заданной температуре.

Перед затяжкой на расчетную величину целесообразно произвести осадку соединения затяжкой болтов силой, превышающей расчетную. Силовая осадка вызьгоает пластическую деформацию металла на участках ' точечного контакта и тем самым увеличивает релаксационную стойкость соединения.>• . - ~

При прогнозировании следует отдавать предпочтение методам, предусматривающим не только оценку отдельных характеристик жаропрочности, но и возможность аналитического описания процесса ползучести в целом. В этом случае возникает ряд преимуществ: возможность построения первичных кривых ползучести и изохромных кривых для разных временных баз, включая заданный ресурс, которые необходимы для расчета на прочность с учетом ползучести [54], оценивать релаксационную стойкость материала (без проведения специальных испытаний), от которой зависит способность нивелирования напряжений в зонах концентрации, и рассчитывать долговечность по заданной величине деформации ползучести, т. е. оценивать степень исчерпания заданного срока службы по величине накопленной деформации ползучести.

Следовательно, упрощенный метод испытания на длительное вдавливание позволяет получить оценку закономерностей ползучести, релаксационную стойкость и характеристики длительной прочности металла.

Введение циклов с выдержкой на максимальной температуре цикла означает, что наряду с циклическим имеется статическое повреждение, развивающееся параллельно с возникновением деформаций ползучести. Сплав ХН56ВМКЮ имеет меньшую релаксационную стойкость по сравнению с другими сплавами этого типа (ХН62ВМКЮ, ХН70ВМТЮ, ХН77ТЮР —см. гл. IV), поэтому эффект вводимого повреждения должен быть весьма заметным.

Отрицательное влияние наклепа на релаксационную стойкость сталей и сплавов различных марок подтверждается многими работами.

Этот вид испытаний имитирует ходовые испытания агрегата, длительное хранение на консервации, длительное нахождение в рабочем положении и определяет необходимость технического обслуживания соединений. Первоначальную оценку способности выбранного материала к этому виду работ следует производить на основании данных ускоренных испытаний на релаксационную .стойкость уплотнителя при температурах 223 и 323 К с учетом разницы коэффициента линейного расширения материала уплотнителя и деталей соединения,