ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 621.787.6
DOI: 10.18503/1995-2732-2024-22-1-98-106
Аннотация
Постановка задачи. Выполнен анализ стендовых испытаний балки передней оси грузового автомобиля КАМАЗ. Приведены показатели состава, структуры, твердости и циклической долговечности деталей, изготовленных из улучшаемой стали 45Х. Исследовано влияние твердости и поверхностного наклепа дробью деталей на циклическую стойкость. Показана положительная роль наклепа деталей стальной дробью ДСЛУ-2.2 в части нейтрализации обезуглероженного слоя и других поверхностных дефектов. Установлено необходимое значение твердости металла основы детали для удовлетворительной обрабатываемости резанием поковок и достижения заданной стойкости балки передней оси при циклическом нагружении. Определено рациональное время дробеобработки и температно-временные параметры термического улучшения поковок, которые обосновывают долговечность деталей на уровне 1 млн циклов и более. Технология поверхностного наклепа и термической обработки реализованы в производствах ПАО «КамАЗ» и рекомендуются к внедрению на предприятиях машиностроения и в других отраслях промышленности. Для определения степени поверхностного наклепа деталей дробью разработано и внедрено устройство, в котором размещены пластинки Альмена в наиболее ответственных местах изделия. Цель работы. Разработаны технологические решения по повышению циклической долговечности длинномерных стальных деталей машин. Используемые методы. Использованы металлографический анализ, статистические методы обработки экспериментальных данных. Новизна. Найдены оптимальные параметры дробенаклепа поверхностного слоя длинномерных деталей, обеспечивающие циклическую долговечность на уровне 1 млн циклов и более. Результат. Разработана технология упрочнения поверхностного слоя длинномерных деталей, повышающая их циклическую долговечность. Практическая значимость. Технология внедрена в производственный процесс изготовления длинномерных деталей на Кузнечном заводе ПАО «КамАЗ».
Ключевые слова
детали автомобиля, сталь, структура, твердость, поверхностный слой, дефекты металла, дробенаклеп, пластинка Альмена, циклическая долговечность, контроль качества
Для цитирования
Повышение циклической долговечности длинномерных стальных деталей машин / Кленько С.В., Астащенко В.И., Сафаров Д.Т., Харисов И.Ж., Орлянский В.Е. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2024. Т. 22. №1. С. 98-106. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2024-22-1-98-106
1. Глинер Р.Е., Астащенко В.И. Введение в технологию поверхностного упрочнения металла. Москва; Вологда: Инфра-Инженерия, 2022. 328 с.
2. Effect of N2 flow rate on microstructure and mechanical properties of PVD CrNx coatings for tribological application in seawater / Shan L., Wang Y., Li J., Chen J. // Surface and Coatings Technology. 2014, vol. 242, iss. 4, pp. 74-82.
3. Totten G. E. Steel heat treatment: Metallurgy and technologies. 2nd ed. London: Taylor & Francis, 2007. 832 p.
4. Фундаментальные основы технологического обеспечения и повышения надежности изделий машиностроения / Суслов А.Г., Фёдоров В.П., Горленко О.А. и др.; под ред. А.Г. Суслова. М.: Инновационное машиностроение, 2022. 552 с.
5. Зубарев Ю.М. Технологическое обеспечение надежности эксплуатации машин. 2-е изд., стер. СПб.: Лань, 2022. 320 с.
6. Колобов А.Б. Прочностная надежность и долговечность деталей машин и конструкций. Москва; Вологда: Инфра-Инженерия, 2020. 192 с.
7. Технологические методы повышения качества изделий / Крупеня Е.Ю., Лебедев В.А., Болдырев А.И. и др. Ростов-на-Дону: Донской государственный технический университет, 2020. 129 с.
8. Зинченко В.М. Инженерия поверхности зубчатых колес методами химико-термической обработки. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. 303 с.
9. Колобов А.Б. Прочностная надежность и долговечность деталей машин и конструкций. Москва; Вологда: Инфра-Инженерия, 2020. 192 с.
10. Перспективные методы поверхностной обработки деталей машин / Глазунов В.А. и др.; отв. ред. Г.В. Москвитин; Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук. М.: Ленанд, 2018. 447 с.
11. Bertóti I. Characterization of nitride coatings by XPS // Surface and Coatings Technology. 2002, vol. 151-152, iss. 1, pp. 194-203.
12. Formation of nano-laminated structures in a dry sliding wear-induced layer under different wear mechanisms of 20CrNi2Mo steel / Yin C., Liang Y., Jiang Y. et al // Applied Surface Science. 2017, vol. 423, pp. 305-313.
13. Дробеударное упрочнение деталей машин / Матлин М.М., Лебский С.Л. и др. М.: Машиностроение, 2008. 230 с.
14. Упрочнение длинномерных стальных изделий методом дробеструйной обработки / В.И. Астащенко, Г.Ф. Мухаметзянова, Р.Е. Орлянский, И.Ж. Ха¬рисов // Черные металлы. 2023. №1. С. 26-31.
15. Benlahreche F.Z., Nouicer E. Improvement of surface properties of low carbon steel by nitriding treatment // Acta Phys. Pol. A. 2017, vol. 131, pp. 20-23.
16. Морозова Е.А., Морозов А.П., Муратов В.С. Влияние термической и поверхностной пластической обработок углеродистой стали на чувствительность к концентраторам напряжений при циклическом нагружении // Заготовительные производства в машиностроении. 2020. №7. С. 328-332.
17. Effect of retained austenite stabilized via quench and partitioning on the strain hardening of martensitic steels / De Moor E., Lacroix S., Clarke A.J. et al. // Metallurgical and Materials Transactions. 2008, vol. 39A, pp. 2586-2595.
18. Рудницкий Н.М., Казанченко Т.А. Влияние твердости, полученной при закалке стали 45 на выносливость после высокого отпуска // Труды НАМИ. 1966. Вып. 85. С. 15-26.
19. Патент на полезную модель 217098 РФ. Устройство для измерения интенсивности дробенаклепа поверхности металлоизделий / Астащенко В.И., Мухаметзянова Г.Ф., Харисов И.Ж., Махонин В.В., Карнилов А.Ю., Саляхов И.Ф., Орлянский В.Е., Пешков А.Н.; заявитель Публичное акционерное общество «КамАЗ» № 2022130603, заявл. 25.11.2022; опубл. 16.03.2023. 12 с.