Высокочастотной составляющей

В 1935 г. в лаборатории В. П. Вологдина в Ленинградском электротехническом институте был разработан метод высокочастотной поверхностной закалки в условиях производства. Инженер Г. И. Бабат предложил новый способ высокочастотной закалки с применением электронной аппаратуры (был внедрен на заводе имени Орджоникидзе). В 1936 г. на заводе «Светлана» была выпущена первая серия ламповых высокочастотных генераторов промышленного назначения для индукционного нагрева.

--для высокочастотной поверхностной закалки 14—172

Тяжелонагружённые детали, требующие, кроме высокой поверхностной твёрдости, также и высоких механических свойств сердцевины, перед высокочастотной поверхностной закалкой подвергаются закалке и отпуску или нормализации и отпуску.

Станки и приспособления для высокочастотной поверхностной закалки. Качество поверхностной закалки и идентичность результатов у всех изделий обработанной партии в значительной мере зависят от точности установки изделий в зону действий нагревательного индуктора и скорости перемещения после окончания цикла нагрева в охлаждающую среду для закалки. Для этой цели применяются различные типы специальных станков и приспособлений, конструкции которых определяются способом нагрева (одновременный, последовательный и пр.), а также формой и размерами изделий.

5. Лозинский М. Г., Станки и приспособления для высокочастотной поверхностной закалки, .Вестник машиностроения" JVs 2-4, 194.': № 1-2. 1943.

Возможно применение огневой или высокочастотной поверхностной закалки ковкого чугуна с целью получения высокой твердости и износостойкости в поверхностном слое при сохранении мягкой и вязкой сердцевины. Режим термической обработки при поверхностной закалке токами высокой частоты: нагрев 6—8 сек до температуры 1030—1070° С, охлаждение в воде, низкий отпуск. Выдержка может быть увеличена до 50—80 сек для получения равномерной и высокой твердости [38].

Влияние высокочастотной поверхностной закалки на износостойкость низколегированной стали в сравнении с объемной закалкой приведено в табл. 14.

-----стали конструкционной — Влияние высокочастотной поверхностной закалки 677

-----• конструкционная — Износостойкость — Влияние высокочастотной поверхностной закалки 677

84. Влияние высокочастотной поверхностной закалки на усталостную прочность конструкционных сталей [3]

85. Влияние высокочастотной поверхностной закалки на износоустойчивость конструкционных

Анализ условий эксплуатации магистральных трубопроводов показал, что наряду со статической труба испытывает циклически изменяющуюся нагрузку с широким спектром частот. При этом, кроме высокочастотной составляющей спектра, обусловленной работой компрессорных станций, присутствуют низкочастотные колебания, возникающие в результате изменения температуры §тен-ки трубы, биений, изменения режимов перекачки и т. д., что может вызвать малоцикловую коррозионную усталость трубопроводов, транспортирующих, в первую очередь, жидкие углеводороды.

ческой труба испытывает циклически изменяющуюся нагрузку с широким спектром частот. При этом, кроме высокочастотной составляющей спектра, обусловленно. работой компрессорных станций, присутствуют низкочастотные колебания, возникающие в результате изменения температуры стенки трубы, биений, изменения режимов перекачки и т. д.. что может вызва1., малоцикловую коррозионную усталость труб (МКУ). Причем корровионно - усталостные трещины имеют жесткую привязку к концентраторам напряжения в виде царапин, вмятин, сварных швов и т.д. Вместе с тем явление КР проявляется при оиеиифическом воздействии карбонат - бикарбонатной среды, катодной поляризации и статически приложенных нагрузок на участках трубопровода с поврежденной изоляцией. Причем в результате изучения очагов разрушения по причине КР не наблюдалось привязки трещин к концентраторам напряжения, хотя по своей топографии трещины КР и коррозионной усталости близки. Более того, в ряде случаев в очагах разрушения наблюдалось даже растворение концентраторов напряжения в виде царапин. Несмотря на этот очевидный факт вопрос о КР как о самостоятельном явлении продолжает оставаться открытым. Поэтому в целях идентификации явления КР, в лабораторных условиях УГНТУ и были проведены МКУ исследования на образцах труиной стали 17Г1С в карбонат - бикарбонатной среде.

Поведение металлических материалов в условиях, когда низкочастотная составляющая нагружения, как правило, является расчетной и носит статический или повторно-статический характер, а дополнительные высокочастотные нагрузки и вибрация имеют несущественную по сравнению с расчетной нагрузкой амплитуду, изучено достаточно широко, особенно влияние поличастотного (в частности, двухчастотного) нафужения на усталостные характеристики. Показано, что и на стадии зарождения, и на стадии развития усталостных трещин наложение высокочастотной составляющей значительно сокращает циклическую долговечность материала. Причем результат воздействия такого нагружения превышает результат простого сложения амплитуд низкочастотной и высокочастотной нагрузок.

Точечный удаленный от поверхности источник АЭ излучает сферические продольную и поперечную волны. Затухание волн в металле вызывает наиболее сильное ослабление высокочастотной составляющей сигнала, так как коэффициент затухания быстро возрастает с частотой. При падении на поверхности ОК волны отражаются и трансформируются. В результате появляются поверхностные волны, амплитуда которых уменьшается с расстоянием значительно медленнее, чем сферических волн, поэтому поверхностные волны преимущественно регистрируются приемником. Все это приводит к значительному искажению первоначального сигнала АЭ в зоне приема.

Точечный источник волн эмиссии излучает сферическую продольную или поперечную волну. При падении на поверхности изделия она отражается и трансформируется. В результате появляются нормальные волны, амплитуда которых уменьшается с увеличением расстояния значительно медленнее, чем для сферической волны. Затухание волн эмиссии в металле вызывает наиболее сильное ослабление высокочастотной составляющей сигнала, так как коэффициент затухания быстро возрастает с частотой. Все это приводит к значительному искажению первоначального сигнала эмиссии.

Увеличение высокочастотной составляющей амплитуды бигармо-нического цикла более сильно снижает предел выносливости, чем увеличение амплитуды низкочастотной составляющей цикла на такую же величину. Поэтому двухчастотные испытания имеют самостоятельное значение. На рис. 100 [142] представлено изменение напряжений при сложении двух гармонических составляющих. Характер изменения напряжений при сложении двух гармонических составляющих цикла описывается уравнением

литуда высокочастотной составляющей цикла; <ат — среднее напряжение; суммарное напряжение Oi+ia2=0'c.

чем для сферической волны. Затухание волн АЭ вызывает наиболее сильное ослабление высокочастотной составляющей сигнала, так как коэффициент затухания быстро возрастает с частотой. Все это приводит к значительному искажению первоначального сигнала эмиссии.

В последние десятилетия получили распространение систематические исследования циклической прочности материалов в области малоцикловой усталости (деформации лежат в пластической области1), что особенно характерно для зон концентрации напряжений. Однако недостаточно полно изученным остается вопрос о сопротивлении малоцикловому разрушению при полигармоническом нагружении, в том числе при высоких температурах, когда проявление температурно-временных эффектов может инициироваться высокочастотной составляющей циклических напряжений. Режимы нагружения, при которых на основной процесс цикличе ского изменения напряжений накладывается переменная составляющая более высокой частоты, свойственны элементам тепловых и энергетических установок, лопастям гидротурбин, лопаткам газотурбинных двигателей и ряду других деталей и узлов. Исследования сопротивления малоцикловой усталости при двух-частотных режимах нагружения выполнялись в весьма ограниченном объеме и без привлечения методов, позволяющих достаточно полно охарактеризовать особенности циклического деформирования материала в упругопластической области.

через рычаг 3 внутренних цилиндров 4 т 5 упругого i реобразова-теля, расположенного в корпусе 6 на опорах 7 и 8. Многослойная диафрагма 9, обладающая возможностью свободного осевого смещения, воспринимает на себя создаваемый крутящий момент и обусловливает тем самым продольное перемещение активного захвата 10. Для создания низкочастотной циклической нагрузки использован ручной привод статического нагружения, обеспечивающий проведение усталостных испытаний при асимметричных циклах нагружения [3], который через червячный редуктор 11 (с встроенным в него кривошипным механизмом) и рычаг 12 закручивает внешний цилиндр 13, создавая на образце статическую нагрузку. Для этого он оснащен электродвигателем постоянного тока 14 и дополнительным червячным редуктором 15, которые размещены на специальном каркасе внутри станины установки 16 на ее основании 17. При этом узлы опорных подшипников редуктора 11 были существенно переработаны из-за повышения режима их эксплуатации при циклическом нагружении по сравнению с нагружением статической нагрузкой. Кроме того, разработана система управления электродвигателем низкочастотного привода, позволяющая осуществлять режимы мягкого и жесткого малоциклового программного нагружения образца с наложением на них высокочастотной нагрузки. По своему принципу данная система аналогична использованной на программной установке для малоцикловых испытаний [4]. Основным регистрирующим и управляющим прибором при этом является расположенный на пульте управления (см. рис. 1) двухкоординатный потенциометр ПДС-021, на который с тензодат-чиков динамометра и деформометра через электрические фильтры, предназначенные для отделения высокочастотной составляющей, поступают сигналы, пропорциональные низкочастотным, усилию и деформации, по которым и осуществляется процесс управления низкочастотным приводом. Высокочастотная составляющая действующей нагрузки автоматически регулируется стабилизирующим электронным устройством [1]. Кроме этого, с помощью разработанных полупроводниковых усилителей на интегральных микросхемах возможна регистрация на экране катодного осциллографа полных диаграмм циклического деформирования и характера изменения усилий и деформаций во времени в процессе сложных программных режимов нагружения, обеспечиваемых модернизированной установкой, которые приведены на рис. 3. При отсутствии низкочастотного изменения нагрузки установка позволяет осуществлять как симметричное, так и асимметричное высокочастотное нагруже-ние с регистрацией петли упругого гистерезиса (рис. 3, а), а при отсутствии высокочастотной нагрузки — мягкий или жесткий режимы малоциклового деформирования (рис. 3, б). В последнем случае включением в работу командного управляющего прибора, КЭП-12 треугольный цикл изменения нагрузки может быть заменен на трапецеидальный (рис. 3, в) с широким варьированием времени выдержки и поддержанием при этом величины действу-

Как известно, тестовые методы позволяют существенно уменьшить систематические и случайные низкочастотные погрешности всего измерительного канала. При этом не требуется отключения измеряемой величины от входа ИИС для коррекции погрешностей измерительного канала в процессе эксплуатации. И хотя использование тестовых методов приводит к некоторому усилению случайной высокочастотной составляющей погрешности измерительной системы, сочетая тестовые методы с теми или иными схемными или алгоритмическими способами уменьшения случайных высокочастотных погрешностей, можно достичь высокой точности средств измерений.