УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ ПОКРЫТИЙ ПРИ ПЕРЕМЕННЫХ НАГРУЗКАХ

  • Анатолий Николаевич Венедиктов Тюменский индустриальный университет
  • Николай Леонидович Венедиктов Тюменский индустриальный университет
Ключевые слова: электролитические покрытия, усталостные испытания, усталость покрытий, напряжения в покрытиях, переменные нагрузки

Аннотация

В процессе эксплуатации детали с нанесенными на них покрытиями часто испытывают нагрузки переменного характера, что сказывается на сроке службы изделий. Исследованию усталостных свойств таких изделий посвящено достаточно много работ, однако изучение влияния переменных нагрузок на структуру и свойства самих покрытий имеет разрозненный характер. Поскольку определение характеристик сопротивления усталости образцов с нанесенными на них покрытиями до сих пор является актуальным, целью исследования являлась разработка конструкции установки для испытаний на усталость и разработка методики испытаний образцов с покрытиями в режиме переменных нагрузок.

Для отработки методики испытаний на усталость была разработана установка оригинальной конструкции. При проектировании установки учитывалось, что нагружение образца должно производиться равномерно, чтобы материалы основы и подложки испытывали напряжения, постоянные по всей длине образца.

С помощью аналитического решения задачи прочности была разработана методика определения напряжений в покрытии и подложке. Для подтверждения справедливости использования предложенной методики использовали численные методы. С этой целью решали задачу нахождения напряжений в образце, состоящем из двух слоев материалов, с помощью программы Comsol Multiphisics в двумерной постановке.

В результате проделанной работы разработана конструкция экспериментальной установки для испытаний образцов с покрытиями с максимальной растягивающей силой 5000 Н и возможностью плавного изменения частоты колебаний.

Разработана и апробирована методика испытания образцов с покрытиями без отделения последних от подложки. Показано, что применение описанной методики справедливо, если толщина покрытия составляет не более 7 % от толщины подложки.

Биографии авторов

Анатолий Николаевич Венедиктов , Тюменский индустриальный университет

кандидат технических наук

Николай Леонидович Венедиктов, Тюменский индустриальный университет

кандидат технических наук, доцент

Литература

1. Тушинский Л.И., Плохов А.В., Токарев А.О., Синдеев В.И. Методы исследования материалов. М.: Мир, 2004. 384 с.
2. Венедиктов Н.Л., Ковенский И.М., Черноморченко В.И. Экспериментальная техника и методика проведения испытаний гальванических покрытий при переменных нагрузках // Гальванотехника и обработка поверхности. 2014. Т. 22. № 3. С. 54–56.
3. Тушинский Л.И., Плохов А.В. Исследование структуры и физико-механических свойств покрытий. Новосибирск: Наука, 1986. 198 с.
4. Волков И.А., Коротких Ю.Г., Тарасов И.С., Шишулин Д.Н. Численное моделирование упругопластического деформирования и накопления повреждений в металлах при малоцикловой усталости // Проблемы прочности. 2011. № 4. С. 147–165.
5. Ракицкий А.А. Исследование усталостной прочности деталей машин с термонапылёнными порошковыми покрытиями в условиях циклического растяжения/сжатия // Вестник Барановичского государственного университета. Серия: Технические науки. 2016. № 4. С. 62–67.
6. Ракицкий А.А. Влияние видов нагружения на усталостную долговечность деталей с износостойкими покрытиями // Новости науки и технологий. 2016. № 1. С. 3–7.
7. Ковенский И.М., Поветкин В.В. Испытания гальванических покрытий. М.: Интермет Инжиниринг, 2001. 136 с.
8. Tushinsky L., Kovensky I., Plokhov A., Sindeev V., Rechedko P. Coated Metal. Structure and Properties of Metal Coating Compositions. Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag, 2002. 458 p.
9. Нураков С., Белоцерковский М.А., Аяганова А.Ж. Исследование сопротивления усталости деталей с напыленными покрытиями // Новости науки Казахстана. 2017. № 1. С. 127–135.
10. Максимович Г.Г., Шатинский В.Ф., Копылов В.И. Физико-химические процессы при плазменном напылении и разрушении материалов с покрытиями. Киев: Наука думка, 1983. 264 с.
11. Чаевский М.И., Шатинский В.Ф. Повышение работоспособности сталей в агрессивных средах при циклическом нагружении. Киев: Наука думка, 1970. 310 с.
12. Карпенко Г.В., Похмурский В.И., Далисов В.Б. Влияние диффузионных покрытий на прочность стальных изделий. Киев: Наука думка, 1971. 167 с.
13. Васильев В.И., Овсянников В.Е., Некрасов Р.Ю., Темпель Ю.А. Влияние режимов диффузионного поверхностного легирования на толщину упрочненного слоя деталей транспортно-технологических машин из серого чугуна // СТИН. 2018. № 5. С. 33–35.
14. Калмуцкий B.C. Прочность и надежность деталей с металлопокрытиями // Проблемы прочности. 1980. № 9. С. 96–101.
15. Волков И.А., Игумнов Л.А., Тарасов И.С. Оценка усталостной долговечности материалов и конструкций при малоцикловом нагружении // Вычислительная механика сплошных сред. 2017. Т. 10. № 1. С. 17–30.
16. Побировский В.И. Установка для испытания материалов на выносливость при низких температурах // Проблемы прочности. 1972. № 12. С. 118–119.
17. Тушинский Л.И., Тихомирова Л.Б., Муратов В.М. Стенд для исследования поведения стали при циклическом нагружении // Заводская лаборатория. 1973. № 4. С. 491–492.
18. Ерпалов А.В., Шефер Л.А., Рихтер Е.Е., Тараненко П.А. Усталостные испытания материалов и конструкций с использованием современного оборудования // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение. 2015. Т. 15. № 2. С. 70–80.
19. Распопина В.Б., Хакимджанов Р.Р. Учебная машина WP для испытания образцов на усталость // Молодежный вестник ИрГТУ. 2016. № 1. С. 6.
20. She M., He G., Zhang H., Zhang F. Dynamic strain aging in 321 stainless steel during low cycle fatigue test // Tongji Daxue Xuebao. 2014. Vol. 42. № 9. P. 1391–1394.
21. Park J.H., Myung M.S., Kim Y.J. High cycle tensile and fatigue test for thin Al-3 % Ti films // Sensors and actuators. 2008. Vol. 147. № 2. P. 561–569.
22. Arefinkina S.E., Denisov R.A., Morozov A.A., Surin V.I. Relationship between deformational activity of the surface and electric properties of materials // Modern problems of theory of machines. 2016. № 4. P. 177–183.
23. Гоц А.Н. Расчеты на прочность при переменных напряжениях. Владимир: Изд-во ВлГУ, 2012. 138 с.
24. Manoj V., Manohar Shenoy K., Gopinath K. Developmental studies on rolling contact fatigue test rig // Wear. 2008. Vol. 264. № 7-8. P. 708–718.
25. Tomaszewski T., Sempruch J. Verification of the fatigue test method applied with the use of mini specimen // Key Engineering Materials. 2014. Vol. 598. P. 243–248.
26. Венедиктов Н.Л., Венедиктов А.Н., Ковенский И.М. Испытания покрытий при переменных нагрузках // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2017. № 1. С. 95–98.
Опубликован
2019-12-30
Выпуск
Раздел
Технические науки