Исследование усталостных свойств сталей для прямоточных клапанов поршневых компрессоров

• Автор: Шкурков, Андрей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 160 с. : ил.

Введение
Глава 1. Анализ условий работы пластин прямоточных клапанов и методы повышения усталостной прочности сталей литературный обзор

1.1. Особенности конструкции и работы поршневых компрессоров .

1.2. Усталостные процессы в клапанных пластинах при циклическом нагружении.

1.3. Методы повышения усталостной прочности стальных изделий

1.4. Выводы. Направление исследования

Глава 2. Разработка неразрушающего метода определения усталостной прочности клапанной ленты

2.1. Анализ взаимосвязи между магнитными и усталостными характеристиками стали

2.2. Вихретоковый метод определения усталостных свойств ферромагнетиков.

2.3. Учет нелинейности магнитоупругих явлений при циклическом испытании.

Глава 3. Экспериментальные исследования усталостных свойств клапанной лепты

3.1. Контроль качества клапанной ленты на электроиндуктивном дефектоскопе
3.2. Определение циклической выносливости металла на плоских образцах вихретоковым методом.
3.3. Контроль качества клапанной ленты из сталей ХН9Ю
Глава 4. Повышение усталостной прочности пластин прямоточных клапанов нитроцементацией.
4.1. Разработка среды для низкотемпературной нитроцементации клапанных сталей
4.2. Особенности структуры нитроцементованных слоев сталей ХН9Ю и У8Л.
4.3. Влияние нитроцементации на усталостные свойства клапанных пластин из сталей ХН9Ю и У8А.
Общие выводы.
Библиографический список.
ВВЕДЕНИЕ


Приведенные в таблице данные, а также опыт эксплуатации компрессоров с прямоточными клапанами показывают, что замена существующих клапанов на прямоточные по техникоэкономическим соображениям весьма целесообразна. Кроме того установлено, что с повышение частоты вращения компрессора и плотности сжимаемого воздуха преимущества прямоточных клапанов возрастают, так как в этих случаях сказываются их аэродинамическое совершенство. С другой стороны, не смотря на все очевидные преимущества прямоточных клапанов, они имеют один существенный недостаток, ограничивающий их широкое использование. Дело в том, что в одном прямоточном клапане компрессора средней мощности например, компрессора марки 5Г устанавливается около 0 пружинных пластин, закрывающих отверстия для прохода газа. Все эти пластины должны иметь примерно одинаковую долговечность, потому что при поломке даже одной пластины клапан выходит из строя и компрессор теряет работоспособность. У 8 А и подвергают термообработке, обеспечивающей ленте максимальную упругость закалка отпуск при температуре 0. С. Для обеспечения надежной работы клапанов на первый план выходит проблема повышения усталостной прочности клапанных пластин. В материалах многих деталей машин под действием знакопеременных нагрузок, при которых они работают, возникают знакопеременные напряжения и деформации. В результате действия таких наряжений может произойти разрушение этих деталей. Такое явление называется усталостью металла, а способность его сопротивляться действию знакопеременных нагрузок выносливостью. Отличительной чертой усталости является тот факт, что усталостное повреждение возникает обычно при напряжениях заметно ниже предела текучести материала, определенного при статическом нагужении, и не сопровождается какимилибо видимыми признаками изменением формы или размеров детали. Усталостное разрушение происходит внезапно, катастрофически быстро, часто являясь причиной аварий. К настоящему времени нет общепринятой единой теории усталости, однако есть распространенное мнение 5,6, что усталостное разрушение, как и любой другой вид разрушения, является результатом поглощения критическим объемом металла предельной для его кристаллической решетки энергии. Единственным отличием циклического и квазистатического нагружения является то, что в первом случае к металлу подводится определенное количество энергии за каждый цикл, а во втором случае подводимая энергия непрерывно возрастает. Различие в механизмах рассеяния энергии не влияет на величину удельной энергии разрушения 7. В зависимости от амплитуды напряжений при циклическом нагружении могут быть реализованы различные механизмы поглощения энергии металлом. Область чистой или многоцикловой усталости охватывает диапазон относительно небольших амплитуд напряжений, при действии которых проводимая энергия в первые циклы нагружения может рассбеиваться в металле без накопления повреждений. Однако, в настоящее время имеется ряд экспериментальных работ 8,9,, в которых показано, что в области многоцикловой усталости повреждения начинаются с первого цикла нагружения, поэтому можно говорить, что рассмотрена область ограниченной усталости или выносливости. Разрушение образцов в названной области циклических напряжений начинается после ограниченного числа циклов 5. Первый период усталости металла связан, в основном, с локальной пластической деформацией очень тонкого порядка нескольких зерен поверхностного слоя. При этом наблюдается упрочнение металла за счет развития ячеистой дислокационной структуры поверхностных слоев металла и образования дислокационных полей дислокаций противоположных знаков. Это явление называется циклическим наклепом. Образование диполей создает предпосылки для образования зародышей усталостных трещин. Известно, что движение винтовой дислокации с туннельным диполем затруднено и такая дислокация образует порог. Он сдерживает дислокации движущиеся по плоскости скольжения от источника ФранкиРида, возбуждаемого циклическими напряжениями. Под действием большого количества лавины дислокаций, образующихся при достаточно длительном действии циклических нагрузок, диполь, находящийся в поверхностном слое металла, выталкивается на поверхность или разрывается.