Выбор материала и метода повышения износостойкости элементов строительных машин

Введение. В статье исследуется проблема выбора материала и метода повышения износостойкости элементов строительных машин. На работоспособность строительных машин особое влияние оказывает надёжность используемых деталей. Выбор материалов их изготовления позволяет в дальнейшем рассчитать вероятность того, как подобные элементы будут влиять на её трудоспособность и производительность.

Материалы и методы. В процессе определения материала и метода повышения износостойкости строительных машин были выбраны конструкционные стали с различным химическим составом: малоуглеродистые 08пс (в качестве модельного материала), 10, 20, 30, Ст3 и низколегированные стали 09Г2С и 10ХСНД, а также высокоуглеродистая сталь 65Г и борсодержащая сталь 30MnB5. Были применены такие методы, как высокотемпературный отжиг, нормализация, закалка и высокотемпературный отпуск, термоциклическая обработка, холодная пластическая деформация, термоциклическая обработка сталей после холодной пластической деформации.

Результаты. В процессе проведения эксперимента было установлено, что как для малоуглеродистых 08пс, 10, 20,30, Ст3, так и для низколегированных конструкционных сталей 09Г2С и 10ХСНД, а также для высокоуглеродистой стали 65Г и борсодержащей стали 30MnB5, увеличение числа циклов ТЦО (термоциклической обработки) приводит к повышению прочностных свойств металла. С увеличением числа циклов более 3–6 приращение прочностных свойств значительно замедляется. Также было определено, что механические свойства исследуемых сталей значительно зависят как от вида, так и режимов термической и термоциклической обработки. В частности, трехкратная и шестикратная ТЦО позволяют, по сравнению с отжигом и нормализацией, значительно повысить предел текучести и предел прочности исследуемых сталей.

Заключение. Проведение ТЦО, в отличие от термической обработки, позволяет лучше выявлять положительное воздействие легирования на прочностные и пластические свойства. При этом, значительно повышая прочность и пластичность, можно получить недостижимые ранее значения работы разрушения легированных сталей в процессе различных видов нагружения. Как следствие, предварительная подготовка стали для производства отдельных элементов машин и механизмов позволит повысить их прочность и износостойкость.

1. Щербаков А.П., Пушкарев А.Е., Манвелова Н.Е. Рабочие механизмы строительных машин и способы технологического обеспечения прочности сварных соединений из высокопрочных сталей // Недвижимость: экономика, управление. 2020. № 1. С. 63-68.

2. Мухаметшина Р.М. Отказы дорожно-строительных машин по параметрам коррозии // Известия КазГАСУ. 2013. № 4 (26). С. 62-67.

3. Гордиенко В.Е., Абросимова А.А., Трунова Е.В. Влияние холодной пластической деформации на структурную неоднородность сварных соединений металлических конструкций строительных машин // Вестник гражданских инженеров. 2016. № 1 (54). С. 127-131.

4. Вишнякова Е.В. История развития конструкционных материалов // Холодильная техника и кондиционирование. 2016. № 1. С. 51-56.

5. Гордиенко В.Е., Трунова Е.В., Абросимова А.А., Шананина Н.В. Пассивный феррозондовый контроль длительно эксплуатируемых сварных металлоконструкций с коррозионными повреждениями // Вестник гражданских инженеров. 2016. № 3 (56). С. 193-197.

6. Болдырев А.М. Технология сварки в строительстве. Воронеж: ВГУ, 1987. 196 с.

7. Гордиенко В.Е., Абросимова А.А., Трунова Е.В., Щербаков А.П. К выбору конструкционных сталей для изготовления сварных металлических конструкций строительных машин // Вестник гражданских инженеров. 2017. № 6 (65). С. 233-238.

8. Floreen S., Hayden H.W. The deformation and fracture of stainlees steels having microduplex structures (Deformation characteristics and fracture strength of Cr-Ni stainless steels with fine scale twophase ferrite plus austenite microstructures) // ASM Transactions Quarterly. 1968. Vol. 61. Pp. 489-499.

9. Березина А.А. Некоторые особенности оценки структурной и механической неоднородности сварных соединений металлических конструкций строительных машин // Вестник гражданских инженеров. 2015. № 4 (51). С. 123-127.

10. Мыльников В.В. Влияние частоты нагружения на усталость конструкционных материалов // Наука и техника. 2019. № 5. С. 52-55.

11. Прохоров В.Ю., Быков В.В. Пути повышения долговечности и износостойкости подшипника скольжения навесного технологического оборудования // НиКа. 2017. №1. С. 71-74.

12. Гордиенко В.Е., Абросимова А.А., Трунова Е.В. Влияние термоциклической обработки на структурные изменения пластически деформированных сварных соединений металлических конструкций строительных машин // Вестник гражданских инженеров. 2016. № 2 (55). С. 174-180.

13. Безлюдько Г.Я., Мужицкий В.Ф., Попов Б.Е. Магнитный контроль (по коэрцитивной силе) НДС и остаточного ресурса стальных МК // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 1999. Т. 65, № 9. С. 53-57.

14. Гордиенко В.Е., Абросимова А.А., Кузьмин О.В., Трунова Е.В., Щербаков А.П. Влияние термической и термоциклической обработки на механические свойства конструкционных сталей // Вестник гражданских инженеров. 2018. №1 (66). С. 128-133.

15. Зайцев А.И. Перспективные направления развития металлургии и материаловедения стали // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2019. Т. 75, № 4. С. 417-426.

16. Гордиенко В.Е., Абросимова А.А., Трунова Е.В., Корнеева Е.А., Щербаков А.П. Влияние структурных параметров конструкционных сталей на результаты оценки напряженно-деформированного состояния сварных металлоконструкций // Вестник гражданских инженеров. 2016. № 6 (59). С. 194-199.

17. Morrison W.B. Superplasticity of low-alloy steels // ASM Transactions Quarterly. 1968. Vol. 61, № 3. Pр. 423-434.

18. Ведяков И.И., Одесский П.Д. Современные отечественные стандарты и вопросы расширения применения металлических конструкций в строительстве // Вестник НИЦ «Строительство». 2019. № 3 (22). С. 42-53.

19. Гордиенко В.Е., Абросимова А.А., Трунова Е.В. Влияние термоциклической обработки на структурные изменения пластически деформированных сварных соединений металлических конструкций строительных машин // Вестник гражданских инженеров. 2016. № 2 (55). С. 174-180.

20. Ведяков И.И., Одесский П.Д., Гуров С.В. Обеспечение прочности сварных соединений для уникальных конструкций из проката больших толщин повышенной и высокой прочности // Строительная механика и расчет сооружений. 2018. № 2 (277). С. 68-75.

21. Густов Ю.И., Орехов А.А. Исследование конструкционно-технологических и эксплуатационных показателей строительной техники // Известия КазГАСУ. 2014. № 4 (30). С. 19-24.

22. Мухаметшина Р.М. Влияние климатических факторов на свойства материалов и надежность дорожно-строительных машин // Известия КазГАСУ. 2014. № 4 (30). С. 102-108.

23. Мешков Ю.Я., Котречко С.А., Шиян А.В. Роль прочности и механической стабильности в оценке конструкционного качества сталей // Вісник ПДАБА. 2013. № 5 (182). С. 62-68.

24. Бубликов Ю.А. Основные направления повышения свойств конструкционных сталей феррито-перлитного класса // ВЕЖПТ. 2014. № 11 (72). С. 81-82.

25. Зайцева М.М., Мегера Г.И., Касьянов Д.Н. Проблема долговечности деталей грузовых автомобилей // ИВД. 2017. № 2 (45). С. 71-75.