Технологічне забезпечення відновлення дисків сошників зернових сівалок (стр. 16 из 25)
Встановлено, що твердість металу ділянок з'єднань, отриманих із застосуванням запропонованих порошкових дротів, істотно не відрізняється (рис.4.1). Метал шва має структуру пластично деформованого аустеніту (рис.4.2а) з твердістю HV180.200, про свідчить присутність чітко виражених площин ковзання (рис.4.2а). Така деформація зумовлена частковою релаксацією залишкових напружень, та вона не приводить до істотного зміцнення аустенітної структури [123,126,127]. Присутність карбідних включень та гарячих тріщин в ньому не виявлено. В зоні сплавлення структура металу неоднорідна - вона аустенітна зі сторони шва та мартенситна зі сторони ЗТВ твердістю відповідно HV210 та HV655.
| № | Ділянка | структура | HV | Розмір, мм |
| 1 | зварний шов | Аустеніт (A) | 185.200 | 1,9. .2,1 |
| 2 | ділянка сплавлення | Аустеніт+мартенсит (A+Mrt) | 210. .685 | 0,2. .0,4 |
| 3 | ділянка перегріву | Мартенсит (Mrt) | 665. .740 | 0,6. .0,8 |
| 4 | ділянка нормалізації | Троостит+мартенсит (T+Mrt) | 400. .580 | 3,2. .3,4 |
| 5 | основний метал | Троостит (T) | 385. .405 | --- |
Знеміцнення із твердістю HV355. .360. Таке зниження твердості можна пояснити зменшенням дисперсності ферито-цементитної суміші [138].  |
| а |
 |
| б |
Рис.4.2 Мікроструктури металу ділянок зварного з’єднання сталі 65Г, ×400 а - метал шва (аустеніт), б - ЗТВ (мартенсит)
 |
| а |
 |
| б |
Рис.4.3 Мікроструктури металу ділянок зварного з’єднання, ×400 а - ЗТВ (мартенсито-троостит), б - основний метал (троостит)
Наявність такої ділянки суттєво не зможе вплинути на експлуатаційні властивості відремонтованих дисків.
Максимальна твердість металу шва та необхідні геометричні параметри зварного з'єднання досягаються після 5-ти разового втиснення сталевої кульки при зусиллі навантаження 2,5кН (рис.4.4).
Рис.4.4 Зміцнення поверхні шва залежно від кількості вдавлень сталевої кульки N - кількість втиснень сталевої кульки на твердомірі Брінелля
Результати дослідження впливу хімічного складу шва на величину його зміцнення показано в табл. .4.4 Максимальне зміцнення шва має місце після п’ятиразового втиснення при значенні погонної енергії 3,3´105 Дж/м.
Підвищення твердості металу шва внаслідок пластичного деформування зумовлене частковим подрібненням зерна аустеніту і виникненням більш насичених, чітко виражених площин ковзання [127] (внаслідок зсуву дислокацій) (рис.4.5а). Також, як показали результати досліджень, на поверхні шва утворилась структура мартенситу деформації (рис.4.5, б) [128], що зумовлює зростання твердості.
Таблиця 4.4
Вплив хімічного складу металу швів на їх поверхневе зміцнення
| Зварювальний дріт | Хімічний склад металу шва,% | Початковатвердість металу шваHV | Максимальна твердість металу шва після зміцненняHV* | Ступінь деформаційного зміцненняΔ,% | |
| С | Mn | ||||
| А (40Г20) | 0,55-0,6 | 11-11,5 | 180. .185 | 412. .418 | 124. .127 |
| В (120Г20) | 0,8-0,85 | 11-11,5 | 194.201 | 402. .407 | 110. .116 |
| С (90Г14) | 0,65-0,7 | 7-7,5 | 195.200 | 380. .385 | 92. .95 |
Із віддаленням від поверхні шва, по його поперечному перерізу, твердість знижується (рис.4.6). Результатами вимірювання мікротвердості по поперечному перерізу шва в місці зміцненої поверхні встановлено, що зміцнення металу до HV365. .418 для всіх швів сягає на глибину 0,5. .0,57мм. З віддаленням від поверхні твердість поступово знижується і вже на віддалі 0,95. .1,2мм. вона дорівнює початковій твердості різних за хімічним складом досліджених металів зварних швів.
Результати зміцнення швів, отримані прокатуванням роликами, істотно не відрізняються від зміцнення кулькою, а параметри режиму прокатування приведено нижче.
 |
| а |
 |
| б |
Рис.4.5 Структура металу шва після деформаційного зміцнення, ×400 а - аустеніт, б – мартенсит
Таким чином, введення операції прокатування шва роликами у технологічний процес ремонту дисків сошника забезпечить зміцнення металу шва до твердості HV385. .413 [7,8]. Відповідно це підвищить протидію металу поверхні шва до абразивного спрацювання під час експлуатації в польових умовах.
Контактне зміцнення з'єднання оцінювалось за результатами експериментальних досліджень. Вони передбачали випробування відремонтованих дисків на жорсткість та багатоциклову втому.
Рис.4.6 Розподіл мікротвердості металу за поперечним перерізом шва
Однак перед цим необхідно мати інформацію про залишковий напружений стан у диску вже після прокатування шва роликами, оскільки одним із основних чинників, які впливають на втомну міцність зварного з'єднання є величина та характер залишкових напружень у зоні термічного впливу.
4.2 Зносостійкість диска з врахуванням напружено-деформованого стану робочої ділянки
4.2.1 Залишковий напружено-деформований стан у диску
Для визначення залишкового напружено-деформованого стану в коловому з'єднанні диска в роботі використано розроблений експериментально-розрахунковий метод [41,58]. Він реалізується із застосуванням експериментальної інформації, що характеризує напружений стан у диску. Для експериментальної оцінки напружено-деформованого стану використовувався фізичний неруйнівний метод координатних сіток [52].
Отримані експериментальним способом значення величини деформації 
використовуються у математичному апараті для визначення залишкових зварювальних напружень в коловому шві при зварюванні сталі 65Г аустенітним швом. Кількість вимірювань експериментальних даних при визначенні параметрів забезпечувала статистичну обробку з довірчою ймовірністю 0,95. Отрипані значення в певній ділянці з'єднання диска підставлялися у спеціально розроблену програму, що реалізується з використанням розрахунку у програмному комплексі Maple [110]. В результаті отримуються реальні числові значення залишкових напружень. Для опису поля залишкових пластичних деформацій застосовано функцію (розділ 3), що задовільняє умові гладкості на всьому проміжку його існування.
Відомо, що прокатування зварного з¢єднання роликами - один із ефективних способів зниження рівня залишкових напружень у деталі [44,140]. В результаті усадження металу відбувається його рівномірне видовження і компенсація зварювальних деформацій стискування деформаціями видовження. Такий спосіб реалізації релаксації напружень найбільш прийнятний, з точки зору економічної доцільності, у випадку ремонту дисків сошника і зокрема зварного з'єднання сталі 65Г аустенітним швом. Більш істотне зрівноваження залишкового напруженого стану колового зварного з'єднання досягається при умові, коли ширина зони прокатування приблизно рівна ширині зони пластичних деформацій. Ефективність зниження залишкових напружень істотно залежить від діаметра, профілю і ширини роликів а також зусилля притискання. Враховуючи результати деформаційного зміцнення, а також особливості впливу параметрів режиму прокатування на зміцнення та рівень залишкових напружень [140] запропоновано наступні схема (рис.4.7) та параметри режиму прокатування:
технологічна схема прокатування - одним роликом по робочій ділянці
профіль ролика - з циліндричним поясом та конічною боковою частиною;
діаметр ролика - 30 мм;