ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПРЕДЕЛА ВЫНОСЛИВОСТИ ПОВЕРХНОСТНО УПРОЧНЁННЫХ ОБРАЗЦОВ С КОНЦЕНТРАТОРАМИ НАПРЯЖЕНИЙ ИЗ СТАЛИ 20

А., , Ю.

Самара, Россия

Известно [1], что основную роль в повышении сопротивления усталости поверхностно упрочнённых деталей в условиях концентрации играют сжимающие остаточные напряжения. В работе [2] был предложен критерий среднеинтегральных остаточных напряжений , с помощью которого приращение предела выносливости при изгибе таких деталей можно определить по следующей формуле:

,

где – коэффициент влияния остаточных напряжений на предел выносливости.

В настоящем исследовании критерий использовался для оценки влияния таких видов поверхностного упрочнения, как пневмодробеструйная обработка (ПДО) и обкатка роликом (ОР), на предел выносливости образцов из стали 20. Гладкие цилиндрические образцы диаметром 25 мм подвергались ГДО, а также ОР при усилии P = 0,5 и P = 1,0 кН. Затем на гладкие неупрочнённые и упрочнённые образцы наносились круговые надрезы полукруглого профиля радиуса R = 0,3 и R = 0,5 мм. Результаты определения предела выносливости при изгибе в случае симметричного цикла, а также критерия и коэффициента представлены в таблице.

Таблица

Надрез
R, мм

Неупрочнённые образцы
, МПа

Упрочнённые образцы

Упрочн. обработка

, МПа

, МПа

0,3

107,5

ПДО

137,5

-87

0,345

ОР, P = 0,5 кН

165

-171

0,336

ОР, P = 1,0 кН

175

-202

0,334

0,5

112,5

ПДО

130

-52

0,337

ОР, P = 0,5 кН

150

-111

0,338

ОР, P = 1,0 кН

172,5

-169

0,355

Из приведённых в таблице данных видно, что при изменении критерия в четыре раза коэффициент изменяется незначительно, составляя в среднем 0,341. Это значение близко к величине  = 0,36, установленной в [3] для упрочнённых образцов и деталей с аналогичной концентрацией напряжений. Следовательно, критерий можно использовать для прогнозирования поверхностно упрочнённых деталей из стали 20.

Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках АВЦП «Развитие научного потенциала высшей школы» (проект 2.1.1/13944).

Литература

1. , Влияние остаточных напряжений и наклёпа на усталостную прочность // Проблемы прочности. – 1969. – №2. – С. 25-27.

2. О связи остаточных напряжений и предела выносливости при изгибе в условиях концентрации напряжений // Известия вузов. Машиностроение. – 1986. – №8. – С. 29-32.

3. , А., Иванов напряжения и сопротивление усталости упрочнённых деталей с концентраторами напряжений. – Самара: Издательство СНЦ РАН, 2008. – 64 с.