Z E S Z Y T Y N A U K O W E
P O L I T E C H N I K I Ś L Ą S K I E J
PIOTR ADAMIEC J E R Z Y DZIUBIŃSKI
PĘKANIE I TRWAŁOŚĆ
NAPAWANYCH CZĘŚCI MASZYN
5 0 - l e c i e
POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ
F R A N S P O R T
G L I W I C E
1 0 9 5
P O L I T E C H N I K A ŚLĄSKA
Z E S Z Y T Y N A U K O W JE N r 1265
PIOTR ADAMIEC JERZY DZ1URIŃSKI
PĘKANIE I TRWAŁOŚĆ
NAPAW ANYCH CZĘŚCI MASZYN
; f S t } 5 0 - l e c i e
POLITECHNIKI
Ś L Ą S K I E JGLIWICE
1 9 9 5Dr hab. inż. Andrzej Zając
K O L E G I U M R E D A K C Y J N E
R E D A K T O R N A C Z E L N Y — Prof. dr hab. inż. Jan Bandrouiski R E D A K T O R D Z I A Ł U — Dr inż. Genouiefa Bieńkieinicz S E K R E T A R Z R E D A K C J I — Mgr Elżbieta Leśko
R E D A K C J A Mgr Kazimiera Rymarz
R E D A K C J A T E C H N I C Z N A Alicja Nomacka
W y d a n o za zgodą Rektora Politechniki Śląskiej
Praca tnykonana tu ramach projektu badatuczego nr 7 S201 040 06 finansoiuanego przez K B N
PL ISSN 0209-3324
Wydauinictujo Politechniki Śląskiej ul. Kujamska 3, 44-100 Gliuiice
S a k i. 200+53 A rk. w yd. 9 A rk . d ru k . 8,75 P a p ie r o tfs e t. k l III 70x100, 80g O ddano do d ru k u 16 03.95 P o d p is, do d ru k u 16.03.05 D ruk ukończ, w k w ie tn iu 19S5
Zam. 87195 Cena zł 3.60 (36 000,—)
Fotokopie, druk i oprauię
tnykonano m Zakładzie Graficznym Politechniki Śląskiej u) Gliuiicach
S P I S T R E Ś C I
1. P R O B L E M Y T R W A Ł O Ś C I I N I E Z A W O D N O Ś C I N A P A W A N Y C H E L E M E N T Ó W
W M A S Z Y N A C H ... 5
2. K L A S Y F I K A C J A S T O P O W D O N A P A W A N I A ... 11
3. P Ę K N I Ę C I A W P R O C E S I E N A P A W A N I A ... 24
3.1. P ę k a n i e g o r ą c e ... 25
3.2. P ę k n i ę c i a z i m n e ... 34
3.3. I n n e p ę k n i ę c i a w p r o c e s i e n a p a w a n i a w w ... 42
3.3 . 1 . P ę k n i ę c i a l a m e l a r n e ... 42
3 . 3 . 2 . P ę k a n i e w y ż a r z e n i o w e ... 43
3.4. C h a r a k t e r y s t y k a s k ł o n n o ś c i d o p ę k a n i a n a p o i n i n a p a w a n y c h p r z e d m i o t ó w ... 4 5 3 . 4 . 1 . C h a r a k t e r y s t y k a s k ł o n n o ś c i d o p ę k a n i a n a p o i n 4 6 3 . 4 . 2 . ‘C h a r a k t e r y s t y k a s k ł o n n o ś c i d o p ę k a n i a w S W C n a p a w a n y c h p r z e d m i o t ó w ... 50
4. P Ę K A N I E E K S P L O A T A C Y J N E N A P A W A N Y C H E L E M E N T Ó W ... 55
4.1. K r u c h e p ę k a n i e e l e m e n t ó w n a p a w a n y c h ... 55
4.2. W y t r z y m a ł o ś ć z m ę c z e n i o w a e l e m e n t ó w n a p a w a n y c h w z a k r e s i e d u ż e j l i c z b y c y k l i . R o d z a j e o b c i ą ż e ń . W y k r e s y z m ę c z e n i o w e ... 62
4.3. R o z w ó j p ę k n i ę ć z m ę c z e n i o w y c h w e l e m e n t a c h n a p a w a n y c h ... TO 4.4. W y t r z y m a ł o ś ć z m ę c z e n i o w a e l e m e n t ó w n a p a w a n y c h w z a k r e s i e m a ł e j l i c z b y c y k l i ... 7 5 4.5. P ę k a n i e i z u ż y c i e k o r o z y j n e n a p a w a n y c h e l e m e n t ó w m a s z y n ... 80
4.6. Z u ż y c i e k o n t a k t o w e n a p a w a n y c h c z ę ś c i m a s z y n p ę k a n i a i o d r y w a n i a m i k r o c z ą s t e c z e k z w w ... 85
4 . 6 . 1 . Z a s t o s o w a n i e m e c h a n i k i p ę k a n i a d o o c e n y z u ż y c i a n a p o i n ... 89
4 . 6 . 2 . Z u ż y c i e k o n t a k t o w e n a p o i n o s t r u k t u r a c h n i e j e d n o r o d n y c h ... 95
5. P R Z E G L Ą D W Y N I K Ó W B A D A N T R W A Ł O Ś C I Z M Ę C Z E N I O W E J I K O N T A K T O W E J N A P A W A N Y C H C Z Ę Ś C I M A S Z Y N ... 102 5.1. T r w a ł o ś ć z m ę c z e n i o w a ... 102 5.1. 1 . W p ł y w w a r u n k ó w n a p a w a n i a ... 102 5.1.2. W p ł y w w a d ... 1 1 5 5.1.3. W p ł y w n a p r ę ż e ń w ł a s n y c h ... 1 1 8 5 . 2 . O c e n a trw ałości k o n t a k t o w e j n a p a w a n y c h c z ę ś c i
m a s z y n ... 122 S T R E S Z C Z E N I A ... 1 3 8
1. P R O B L E M Y T R W A Ł O Ś C I I N I E Z A W O D N O Ś C I N A P A W A N Y C H E L E M E N T Ó W W M A S Z Y N A C H
M a s z y n a j e s t o b i e k t e m t e c h n i c z n y m , s t a n o w i ą c y m z ł o ż o n ą s t r u k t u r ę w c e l u r e a l i z a c j i f u n k c j i u ż y t k o w y c h . W c z a s i e r e a l i zac j i t y c h f u n k c j i m a m i e j s c e s t a r z e n i e s i ę p o s z c z e g ó l n y c h c z ę ści w e f e k c i e n i e o d w r a c a l n y c h p r o c e s ó w f i z y c z n y c h i c h e m i c z n y c h , s t a n o w i ą c y c h o d d z i a ł y w a n i e m i k r o - i m a k r o o t o c z e n i a. P r o c e s y t e p o w o d u j ą z u ż y c i e c z ę ś c i m a s z y n , k t ó r e w z a l e ż n o ś c i o d p a r a m e t r ó w o b c i ą ż e n i a m o ż e m i e ć f o r m ę p r z e d s t a w i o n ą n a rys. 1.1.
R y s . 1. i. R o d z a j e z u ż y c i a c z ę ś c i m a s z y n w e f e k c i e w y m u s z e ń m a k r o - i m i k r o o t o c z e n i a
P r o c e s y z u ż y c i a p r o w a d z ą d o z m i a n y s t r u k t u r y i w y m i a r ó w e l e m e n t ó w s t a n o w i ą c y c h z ł o ż o n ą s t r u k t u r ę m a s z y n . Z m i a n y t e p r o w a d z ą d o p o w s t a n i a drg a ń , sił d y n a m i c z n y c h , s p a d k u s p r a w n o ś c i m e c h n i c z n e j , w z r o s t u t e m p e r a t u r i t p . , c o p o p e w n y m o k r e s i e e k s p l o a t a c j i p o w o d u j e u z y s k a n i e t a m z u ż y c i a g r a n i c z n e g o p o s z c z e g ó l n y c h c z ę ś c i m a s z y n y . W n a s t ę p s t w i e m a s z y n a o s i ą g a s t a n g r a n i c z ny, tzn. p r z e s t a j e s p e ł n i a ć w a r u n k i o k r e ś l o n e z b i o r e m c e c h c h a r a k t e r y z u j ą c y c h jej p r z y d a t n o ś ć f u n k c j o n a l n ą . S t a n g r a n i c z n y m o ż e b y ć r ó w n i e ż o s i ą g n i ę t y w s k u t e k s k o k o w y c h w y m u s z e ń losowych.
P r z y w r ó c e n i e p o t e n c j a ł u e k s p l o a t a c y j n e g o w y m a g a p r o c e s u o d nowy, w c z a s i e k t ó r e g o n a s t ę p u j e n a p r a w a lub r e g e n e r a c j a z u ż y t y c h e l e m e n t ó w m a s z y n . Z a s t o s o w a n i e n a p a w a n i a r e g e n e r a c y j n e g o u m o ż l i w i a o d t w o r z e n i e w ł a s n o ś c i u ż y t k o w y c h u s z k o d z o n y c h częś c i . N a p a w a n i e • s t w a r z a r ó w n i e ż m o ż l i w o ś c i k s z t a ł t o w a n i a w a r s t w y w i e r z c h n i e j (ww) i o p t y m a l i z a c j i w ł a s n o ś c i u ż y t k o w y c h c z ę ś c i m a szyn. O p t y m a l i z a c j a w ł a s n o ś c i u ż y t k o w y c h w w p r o w a d z i d o w z r o s t u c z a s u e f e k t y w n e g o u ż y t k o w a n i a c z ę ś c i i z a r a z e m m a s z y n y j a k o z o r g a n i z o w a n e g o u k ł a d u p o s z c z e g ó l n y c h c z ę ś c i .
K s z t a ł t o w a n i e w w z a p o m o c ą n a p a w a n i a j e s t p r o c e s e m m e t a l u r g i c z n y m , k t ó r y p o z w a l a u z y s k a ć n a p o i n y o ż ą d a n y m s k ł a d z i e c h e m i c z n y m , w y t r z y m a ł o ś c i i t w a r d o ś c i , a l e m o ż e r ó w n i e ż p r o w a d z i ć d o p o w s t a w a n i a w a d ww, z k t ó r y c h n a l e ż y p r z e d e w s z y s t k i m w y m i e n i ć p ę k a n i e w p r o c e s i e n a p a w a n i a i e k s p l o a t a c j i . P ę k a n i e s t a n o w i f o r m ę w y m u s z e ń l o s o w y c h d e c y d u j ą c y c h o p a r a m e t r a c h w y t r z y m a ł o ś c i o w y c h w w o r a z p a r a m e t r a c h o b c i ą ż e n i a (np. w a d y s t a n o w i ą k o n c e n t r a t o r y n a p r ę ż e ń ) i z a r a z e m o t r w a ł o ś c i i n i e z a w o d n o ś ci n a p a w a n y c h e l e m e n t ó w m a s z y n .
Z p r o b l e m e m o p t y m a l i z a c j i w ł a s n o ś c i u ż y t k o w y c h n a p a w a n y c h w w z w i ą z a n e s ą w s p o m n i a n e k a t e g o r i e t r w a ł o ś c i i n i e z a w o d n o ś c i z a r ó w n o m a s z y n y j a k o s t r u k t u r y z ł o ż o n e j , j a k i e l e m e n t ó w w c h o d z ą c y c h w s k ł a d t e j s t r u k t u r y , a w s z c z e g ó l n o ś c i e l e m e n t ó w n a p a w a n y c h .
M a s z y n a s t a n o w i o b i e k t t e c h n i c z n y s k ł a d a j ą c y s i ę z " n " e l e m e n t ó w , k t ó r e m o g ą w s p ó ł d z i a ł a ć w u k ł a d a c h o s t r u k t u r z e n i e z a w o d n o ś c i o w e j , s z e r e g o w e j , r ó w n o l e g ł e j lub z ł o ż o n e j , p r z y c z y m z a ł o ż o n e f u n k c j e u ż y t k o w e m o g ą b y ć r e a l i z o w a n e , j e ż e l i "k" d o w o l n y c h e l e m e n t ó w s p o ś r ó d " n " j e s t s p r a w n y c h [1], Z g o d n i e z P N - 8 5 / N - 0 4 0 4 1 s t r u k t u r y e l e m e n t ó w w m a s z y n i e m o g ą m i e ć p o s t a ć : - s t r u k t u r n a d w y m i a r o w y c h d l a k < n,
- s t r u k t u r s z e r e g o w y c h d l a k = n, - s t r u k t u r r ó w n o l e g ł y c h d l a k = 1.
N i e z a w o d n o ś ć d l a s t r u k t u r y s z e r e g o w e j w y n o s i :
(1.1)
- 7 -
gdzie: R s - n i e z a w o d n o ś ć m a s z y n y j a k o s t r u k t u r y s z e r e g o w e j , Rj - n i e z a w o d n o ś ć p o s z c z e g ó l n y c h e l e m e n t ó w m a s z y n y .
W p r z y p a d k u n i e z a w o d n o ś c i m a s z y n y o s t r u k t u r z e r ó w n o l e g ł e j e l e m e n t ó w m a p o s t a ć :
R R = 1 - fi (1 - R.); (1.2)
K i = l 1
o z n a c z e n i a j a k wyżej.
O g ó l n a n i e z a w o d n o ś ć m a s z y n y , z w a n a n i e z a w o d n o ś c i ą o p e r a c y j ną R o p , z w i ą z a n a j e s t z n i e z a w o d n o ś c i ą w ł a s n ą
( n i e z a w o d n o ś c i ą n a t u r a l n ą ) , w y n i k a j ą c a z c e c h f i z y c z n y c h e l e m e n t ó w m a s z y n y o r a z n i e z a w o d n o ś c i ą l o s o w ą ( p r z y p a d k o w ą ) R^( t ) , w y n i k ł ą z l o s o w y c h w y m u s z e ń o t o c z e n i a i p r a w d o p o d o b i e ń s t w e m u s z k o d z e n i a m a s z y n y p r z e z o b s ł u g ę Qj(t).
Ro p = R w (t) R(t) [1 - q ;( t ) ] (1.3)
P r z y z a ł o ż e n i u o d p o w i e d n i e g o s z k o l e n i a o b s ł u g i w i e l k o ś ć p r a w d o p o d o b i e ń s t w a Q j ( t ) 0, a n i e z a w o d n o ś ć p r z y p a d k o w a R A (t) ■> 1, w i e l k o ś ć n i e z a w o d n o ś c i o p e r a c y j n e j z a l e ż e ć b ę d z i e o d p r o c e s ó w d e g r a d a c y j n y c h z w i ą z a n y c h z f i z y c z n y m s t a r z e n i e m s i ę e l e m e n t ó w m a s z y n , tzn.
R o p (t) * R N (t) (1.4)
P r z y d a l s z y c h z a ł o ż e n i a c h , że:
- m a s z y n a j e s t o b i e k t e m o s t r u k t u r z e n i e z a w o d n o ś c i o w e j s z e r e g o wej, s k ł a d a j ą c e j s i ę z e l e m e n t ó w n a p a w a n y c h ,
- p o s z c z e g ó l n e e l e m e n t y n a p a w a n e u s z k a d z a j ą s i ę n i e z a l e ż n i e o d s i e b i e,
- u s z k o d z e n i e d o w o l n e g o e l e m e n t u n a p a w a n e g o p o w o d u j e u s z k o d z e n i e m a s z y n y ,
t r w a ł o ś ć i n i e z a w o d n o ś ć m a s z y n y j e s t o k r e ś l a n a p o p r z e z u s z k o d z e n i e p i e r w s z e g o n a p a w a n e g o e l e m e n t u .
Z a ł o ż e n i a p o w y ż s z e s ą d u ż y m u p r o s z c z e n i e m , j e d n a k u m o ż l i w i a j ą a n a l i z ę t r w a ł o ś c i i n i e z a w o d n o ś c i n a p a w a n y c h e l e m e n t ó w m a s z y n n a p o d s t a w i e w y n i k ó w b a d a ń s y m u l u j ą c y c h w s p ó ł p r a c ę t y c h e l e m e n t ó w w m a s z y n i e .
K a ż d y p r o c e s z u ż y c i a n a p a w a n e g o e l e m e n t u (rys. 1.2) c h a r a k t e r y z u j ą d w a z b i o r y w i e l k o ś c i :
- z b i ó r w i e l k o ś c i w e j ś c i o w y c h X n (X^, X^ ^ n )>
- z b i ó r w i e l k o ś c i w y j ś c i o w y c h ^ n ^ '
Y0(y„y2,...,yn)
R y s . 1. 2. M o d e l z u ż y c i a n a p a w a n e j w w [ 2 ]
I d e n t y f i k a c j a p r o c e s u f i z y c z n e g o z u ż y c i a n a p o i n y p o l e g a n a w y z n a c z e n i u o p i s u m a t e m a t y c z n e g o w p o s t a c i :
I d e n t y f i k a c j i t a k i e j m o ż n a d o k o n a ć w k o l e j n y c h e t a p a c h [1]:
- o p i s u p r o c e s u , w c z a s i e k t ó r e g o d o k o n u j e s i ę a n a l i z y w s z y s t k i c h w i e l k o ś c i w e j ś c i o w y c h (Xj... X n ) d e c y d u j ą c y c h o z j a w i s k u z u ż y ć i a,
- w y z n a c z e n i a m o d e l u m a t e m a t y c z n e g o p r o c e s u . W w i ę k s z o ś c i r o z w i ą z a ń z a g a d n i e ń z u ż y c i a m o d e l m o ż e m i e ć p o s t a ć j e d n o m i a n u p o t ę g o w e g o
gdz i e : C Q , - stał e , k t ó r e m u s z ą b y ć w y z n a c z o n e n a p o d s t a w i e p r ó b z u ż y c i a ,
- o k r e ś l e n i a d o k ł a d n o ś c i m o d e l u . Z a k r y t e r i u m j a k o ś c i p r z y j m u j e s i ę s u m ę k w a d r a t ó w b ł ę d ó w
(1.5)
(l.T)
gdz i e : - z m i e r z o n a w a r t o ś ć w i e l k o ś c i w y j ś c i o w e j , Y ^ - w a r t o ś ć o b l i c z o n a z z a ł o ż o n e j f u n k c j i (1.6), n - l i c z b a p r z e p r o w a d z o n y c h p o m i a r ó w ,
k t ó r a p o w i n n a d ą ż y ć d o m i n i m u m 6 d
d l a ( k = 0 , 1 . . . n ) ( 1 . 8 )
- 9 -
R ó w n a n i e t o p o z w a l a o k r e ś l i ć w s p ó ł c z y n n i k (C^, C
2
Cj) wr ó w n a n i u (1.6).
P r z y z a ł o ż e n i u , ż e z u ż y c i e m o d e l o w e j n a p a w a n e j w a r s t w y w i e r z c h n i e j z a l e ż y o d s z e r e g u c z y n n i k ó w , d o a n a l i z y jej t r w a ł o ści p o m o c n a s t a j e s i ę a n a l i z a w y m i a r o w a m o d e l u i w y z n a c z e n i e b e z w y m i a r o w y c h l i c z b k r y t e r i a 1n y c h [3].
D l a p r z y k ł a d u m o d e l u p r z e d s t a w i o n e g o n a rys. 1.2, j e ż e l i j a k o z m i e n n ą z a l e ż n ą Y p r z y j m i e s i ę i n t e n s y w n o ś ć z u ż y c i a Iz , to r ó w n a n i e (1.5) p r z y j m i e p o s t a ć :
(1.9)
= f (R el- R e2' H l* H 2 ’ N ’ L - T ’ V - p l- p 2 ) -
'el ’ R e 2 - g r a n i c e p l a s t y c z n o ś c i n a p o i n e l e m e n t ó w p r a c u j ą c y c h , MPa,
R l ’ H 2 “ t w a r d o ś c i w y m i e n i o n y c h e l e m e n t ó w , M P a N n a c i s k H e r t z a , M P a
h - w s p ó ł c z y n n i k tarc i a . T - t e m p e r a t u r a , °C V - s z y b k o ś ć , m / s
P t , p 2 " c h r o p o w a t o ś ć p o w i e r z c h n i .
A n a l i z a w y m i a r o w a u m o ż l i w i a n a o k r e ś l e n i e p e w n y c h b e z w y m i a r o w y c h k r y t e r i ó w , n p . :
U V2 R . H.
K = — ---- , K. = — , K~ = — ... (1. 10)
° 2 «2
gdzie: K Q - k r y t e r i u m z u ż y c i a ,
Kj - k r y t e r i u m p l a s t y c z n o ś c i , l
<2
- k r y t e r i u m t w a r d o ś c i ,a m o d e l m a t e m a t y c z n y p r o c e s u z u ż y c i a n a p o i n y m a p o s t a ć :
C. Co
K o = C o K 1 K 2 2 ... (1.11)
W a r t o ś c i l i c z b o w e w s p ó ł c z y n n i k ó w r e g r e s j i C Q , Cj, C
2
. . .m o ż n a w y z n a c z y ć m e t o d ą n a j m n i e j s z y c h k w a d r a t ó w , p o d w a r u n k i e m p o s i a d a n i a z b i o r u d a n y c h m a t e r i a ł o w y c h d l a p o s z c z e g ó l n y c h p r z y p a d k ó w n a p a w a n i a i z u ż y c i a ww. W i e l k o ś c i t a k i e z e s t a w i o n o w k o l e j n y c h r o z d z i a ł a c h d o t y c z ą c y c h k l a s y f i k a c j i n a p o in, ich p ę k a n i a i z u ż y w a n i a s i ę w r ó ż n y c h w a r u n k a c h e k s p j o a t a c j i .
K o r z y s t a j ą c z l i t e r a t u r y i o p r a c o w a ń w ł a s n y c h p o d j ę t o p r ó b ę o k r e ś l e n i a t r w a ł o ś c i n a p a w a n y c h e l e m e n t ó w m a s z y n n a p o d s t a w i e a n a l i z y p ę k a n i a n a p o in j a k o p r o c e s u d e c y d u j ą c e g o o k r e o w a n i u w ł a s n o ś c i u ż y t k o w y c h w c z a s i e n a p a w a n i a , b e z p o ś r e d n i o p o n a p a w a n i u o r a z w c z a s i e e k s p l o a t a c j i .
A n a l i z a p ę k a n i a n a p o i n w p r o c e s i e n a p a w a n i a u m o ż l i w i a s f o r m u ł o w a n i e w y m a g a ń t e c h n o l o g i c z n y c h d o t y c z ą c y c h t w o r z y w n a p a w a
nych, m a t e r i a ł ó w d o d a t k o w y c h i t e c h n i k i n a p a w a n i a , z a p e w n i a j ą c y c h o p t y m a l i z a c j ę w ł a s n o ś c i u ż y t k o w y c h n a p a w a n y c h ww.
O c e n a z a c h o w a n i a s i ę n a p o in i n a p a w a n y c h e l e m e n t ó w w c z a s i e b a d a ń s y m u l u j ą c y c h ich e k s p l o a t a c j ę s t w a r z a m o ż l i w o ś ć o k r e ś l e n i a d o p u s z c z a l n e j w a d l i w o ś c i ww, k t ó r a w a r u n k u j e t r w a ł ą i n i e z a w o d n ą e k s p l o a t a c j ę n a p a w a n y c h e l e m e n t ó w m a s z y n .
W y k o r z y s t a n i e d o a n a l i z y z u ż y c i a z m ę c z e n i o w e g o i k o n t a k t o w e g o e l e m e n t ó w t e o r i i d e l a m i n a c j i p o z w o l i n a w y k o r z y s t a n i e m e c h a n i k i p ę k a n i a d o o c e n y t r w a ł o ś c i n a p a w a n y c h c z ę ś c i w c z a s i e e k s p 1o a t a c j i.
Li t e r a t u r a
[1] O p r z ą d k i e w i c z J . : P o d s t a w y n i e z a w o d n o ś c i o b r a b i a r e k i s y s t e m ó w p r o d u k c y j n y c h . WNT, W a r s z a w a 1985.
[2] T r i b o l o g i e . D I N - T a s c h e n b u c h , B e u t h V e r l a g GmbH, B e r l i n 1990. s . 204.
[3] MLiller L . : Z a s t o s o w a n i e a n a l i z y w y m i a r o w e j w b a d a n i a c h m o deli. BN1. PWN, W a r s z a w a 1983, s. 16.
2. K L A S Y F I K A C J A STOPCJW D O N A P A W A N I A
K l a s y f i k a c j ę m a t e r i a ł ó w d o d a t k o w y c h d o n a p a w a n i a w g M i ę d z y n a r o d o w e g o I n s t y t u t u S p a w a l n i c t w a (MIS) [1] p r z e d s t a w i o n o w tabl. 2.1. C h a r a k t e r y s t y k ę m a t e r i a ł ó w d o r e g e n e r a c j i w g A m e r i c a n S o c i e t y o f T e s t i n g M a t e r i a l s (ASTM) [2] p r z e d s t a w i o n o w tabl.
2.2. S t o p y u ż y w a n e d o r e g e n e r a c j i m o ż n a w g A m e r i c a n W e l d i n g S o c i e t y (AWS) [3] p o d z i e l i ć n a s z e ś ć g ł ó w n y c h grup:
1) s t a l e s z y b k o t n ą c e (Fe5),
2) s t a l e a u s t e n i t y c z n o - m a n g a n o w e (FeMn), 3) s t o p y C r - C o - W lub n a o s n o w i e C o (CoCr),
4) s t o p y n a o s n o w i e m i e d z i (CuZn, CuSn, CuSi, CuAl ) ,
5) w y s o k o c h r o m o w e , a u s t e n i t y c z n e s t o p y n a o s n o w i e Fe (FeCr), 6) s t o p y N i - C r - B (NiCr).
W tab l . 2 . 3 p r z e d s t a w i o n o k l a s y f i k a c j ę m a t e r i a ł ó w d o d a t k o w y c h d o r e g e n e r a c j i w e d ł u g n i e m i e c k i e j n o r m y D I N 8 5 5 5 [4],
C z y n i o n e b y ł y r ó w n i e ż p r ó b y k l a s y f i k a c j i s t o p ó w d o n a p a w a n i a w z a l e ż n o ś c i o d s k ł a d u c h e m i c z n e g o , s t r u k t u r y i w a r u n k ó w p r a c y [5,6]:
- s t a l e n i s k o s t o p o w e C - M n - C r (SNS) o r ó ż n e j z a w a r t o ś c i p e r l i t u , b a i n i t u i m a r t e n z y t u (rys. 2.1), w a r u n k i p r a c y i z a s t o s o w a n i e : 18-30; w y j a ś n i e n i e w d a l s z e j c z ę ś c i t e k s t u ,
- s t o p y o d p o r n e n a ś c i e r a n i e w p o d w y ż s z o n y c h t e m p e r a t u r a c h C - M o - W (SPT) o s t r u k t u r z e m a r t e n z y t y c z n o - b a i n ¡ t y c z n e j z a u s t e n i t e m s z c z ą t k o w y m o r a z w ę g l i k a m i p i e r w o t n y m i i w t ó r n y m i t y p u
( F e W ) g C i ( F e W )
23
C g (w p r z y p a d k u s t a l i ) o r a z o s t r u k t u r z e le- d e b u r y s t y c z n e j z m a r t e n z y t e m i a u s t e n i t e m s z c z ą t k o w y m (w p r z y p a d k u ż e l i w ) , w a r u n k i p r a c y i z a s t o s o w a n i e : 1-6, 10-14, 18-30, 31-35,- s t a l e m a n g a n o w e a u s t e n i t y c z n e (SAM) o s t r u k t u r z e a u s t e n i t y c z n e j z w ę g l i k a m i (FeMnJ-^C, p o g r a n i c a c h z i a r n , w a r u n k i p r a c y i z a s t o s o w a n i e : 10-14,
- s t a l e c h r o m o w e (SH) o s t r u k t u r z e p o d e u t e k t o i d a 1n e j lub n a d e u - t e k t o i d a l n e j w z a l e ż n o ś c i o d s t o s u n k u C i Cr, w a r u n k i p r a c y i z a s t o s o w a n i e : 1-6, T-9, 31-35,
- ż e l i w a n i e s t o p o w e (ZL) o s t r u k t u r z e 1e d e b u r y s t y c z n e j , w a r u n k i p r a c y i z a s t o s o w a n i e : 10-14,
Ozna Skład chemiczny, % Twardość kodzaj stopu
czenie C M n Cr Ni W V M o Co Inne H R C
Stale węglowe lub niskostopowe do 0,4% C A 0,4 0,5— 3 0— 3 0— 3 0— 1 40
Stale węglowe lub niskostopowe ponad
0,4% C B 0,4 0,5— 3 0— 5 0— 3 — — 0— 1 — — 60
Stale manganowe (Hadfielda) C 0,5— 1,2 11— 16 0— 1 0— 3 — — 0— 1 _ _ 50
Stale austenityczne Cr— Ni— M n D 0,3 1— 8 13— 30 5— 25 — — — — 0,1 Ti, 40
0— 1,5 N b
Stale chromowe E 0,2— 2,0 0,3— 1,5 5— 30 0— 5 0— 1,5 0— 0,5 0— 1 _ _ 45
Stale szybkotnące F 0,6— 1,5 0— 5 4— 6 — 1,5— 18 0— 3 0— 10 0-15 — 62
Stopy wysokochromowe o dużej zawar
tości C G 1,5— 5 0— 6 25— 35 0— 4 0— 5 0— 1 0— 3 0— 5 0— 1,5Ti, 60
0— 1,5 B
Stale narzędziowe do pracy na gorąco H 0,2— 0,5 1,0 1— 5 0— 5 1 — 10 0,15— 1,5 0— 4 — — 45
Stopy na osnowie Co z dodatkiem Cr i W N 0,7— 3,0 0,4 25— 33 0— 3 3— 25 _ 0— 3 30— 70 6 Fe 40
Stopy typu Ni— Cr— B Q. 1,0 — 8— 18 65— 85 — — — 1— 1,5 2— 5 Si, 55
2— 5 B
Stopy typu Ni— M o Qb 0,12 — 0— 18 60— 80 0— 20 0,2— 0,6 8— 35 0— 2,5 4— 6 Fe 200 u
Węgliki metalu spiekane lub na osnowie
Fe, Ni, Co p 3 2,0 — — 45 — — — —
67 r
Stopy na osnowie Cu z dodatkiem Sn T bn 4-1 i; F U,U5-U,35; Pd J-id; Cu reszta 50-110j:
Stopy na osnowie Cu z dodatkiem Al S Al 6-15; Fe 0-5; Cu reszta 125-390*
Stopy na osnowie Cu z dodatkiem Ni U Al 7-9,5 ; Ni 1,5- 5,5; Mn 0,6-14; Fe 2-5; Cu reszta 185-2171
11 Twardość HB.
- 13 -
T a b l i c a 2 . 2
C h a r a k t e r y s t y k a m a t e r i a ł ó w d o r e g e n e r a c j i w e d ł u g A S T M [ 2 ] Odporność stopów na
cnarakterystyka stopów
Twar
dość HRC
korozję atmosfe
ryczną zużycie ścierne
odkształ
cenia na gorąco
zużycie ścierne pod dużymi obciąże
niami zużycie
adhe- zyjne
I. Na osnowie żelaza i odpowiadające:
A. Stalom hartującym się 1) węglowym
a :— niskowęglowe 10 10 10 10 10 10
b — średniowęglowe 10— 40 10 10 10 10 50
c — wysokowęglowe 20— 60 10 20 10 • 10 50
2) niskostopowym
a — niskowęglowe 10 10 10 10 10 30
b — średniowęglowe 20— 40 10 20 20 20 50
c — wysokowęglowe 20— 60 10 20 20 20 50
d — typu żeliwa 20— 60 10 40 20 20 40
3) średniostopowym
a — średniowęglowe 20— 40 20 20 30 50 60
b — wysokowęglowe 30— 50 20 40 50 80 60
c — typu żeliwa 30— 70 20 50 60 50 40
4) średnio wysokostopowe
a — niskowęglowe 20— 40 20— 50 20 40 30 40
b — średniowęglowe 30— 60 20— 30 40 50 70 60
c — wysokowęglowe 40— 80 20— 30 60 50 80 40
d — typu żeliwa 40— 80 20— 30 70 50 50 40
5) szybkotnącym B. Stalom austenitycznym:
1) chromowo-niklowym
a — niskowęglowe 30 90— 100 20 20 30 30
b — wysokowęglowe z niską za
wartością Ni 40 90— 100 30 40 50 30
c — wysokowęglowe z wysoką
zawartością Ni 40 90— 100 30 40 50 30
2) wysokomanganowym
C. Stalom austenitycznym nieobra- bianym cieplnie:
1) wysoko chromowo-niklowym 60 60— 80 70 80 ■ 80 80
2) wysokostopowym
a — 1,7% C 70 60— 80 60 60 70 70
b — 2,5% C 70 60— 80 70 60 60 80— 90
c — bardzo wysokostopowa 80 60— 80 80 60 50 90— 100
II. Stopy na osnowie Co:
A — niskostopowe 40 90— 100 50 100 80 90— 100
B — wysokostopowe 70 90— 100 70 100 60 100
III. Stopy zawierające węgliki:
A — węgliki w osnowie miękkiej 100 60— 80 100 100 50 100
B — mieszanina 75— 100 30— 60 100 — 70 —
C — proszki — — 100 — 70 —
IV. Stopy na osnowie miedzi:
A — miedziowo-cynowe 20 60— 80 20 10 10 80— 100
B — miedziowo-krzemowe 25 60— 80 20 10 10 50— 70
C — miedziowo-aluminiowe 25— 40 60— 80 30 10 10 70— 90
V. Stopy na osnowie niklu:
A — niklowo-miedziowe (monel) 20 80— 100 20 10 20 20
B — niklowo-chromowe 30 80— 100 40 70 40 60
C — Ni— Cr— W — M o (hastelloy) 50 90— 100 50 90 60 80
Uwaga: Liczby podane w tablicy sluzi) do określenia: odporności na działanie różnych czynni- ków niszczących uszeregowanej wg pewnej skali, przy czym proponuje się następującą interpretację klas odporności:
10— 30 słaba lub bardzo słaba, 40— 50 dość dobra, 60— 70 dobra, 80— 100 bardzo dobra lub doskonała.
T a b l i c a 2 . 3 K l a s y f i k a c j a m a t e r i a ł ó w d o d a t k o w y c h d o r e g e n e r a c j i w g D I N 8 5 5 5 [ 4 ]
Grup: Rodzaj stopów Skład
chemiczny stopów, 7.
Twardość w stanie surowym
Własności stopów
1 2 3 4 5
Materiały na osnowie stopów o dużej zawartości żelaza 1 stal niestopowa lub nisko-
stopowa o zawartości C <
< 0,4% i max 5% skład
ników stopowych, głównie Cr, Mn, Mo, Ni
C«0,4 Cr do 3 M n 0,5— 3 Mo do 1 Ni do 3
200— 400 HB
odporne na zużycie ścierne i zużycie adhezyjne, można hartować
2 stal niestopowa lub nisko- stopowa o zawartości C >
> 0,4% i max 5% skład
ników stopowych
C > 0,4 Cr do 5 M n 0,5— 3 M o do 1 Ni do 3
ok. 500 HB
dobrze odporne na zużycie ścierne, odporność wzrasta ze wzrostem zawartości C, moż
na hartować 3 odpowiada składem stali
narzędziowej
C 0,2— 0,5 Cr 1— 5 Mo do 4 Ni do 5 W 1— 10 V 0,1— 1,5
48— 52 H R C
odporne na zużycie adhezyjne nawet w podwyższonej tempe
raturze
4 odpowiada składem stali szybkotnącej
C 0,6— 1,5 Co do 15 Cr 4— 6 W 1,5— 18 Mo do 10 V do 3
58— 65 H R C
odporne na zużycie adhezyjne nawet w podwyższonej tem
peraturze
5 odpowiada składem stali chromowej o zawartości C do 0,2% i Cr 5— 30%
C <0,2 Cr 5— 30 Mo do 2 Ni do 5 Si 1— 2
200— 500 HB
odporne na rdzewienie i zu
życie adhezyjne
6 odpowiada składem stali chromowej o zawartości C 0,2— 2% i Cr 5— 18%
C 0,2— 2 Cr 5— 18 Mo do 2
500— 600 HB
odporne na zużycie adhezyjne
7 odpowiada składem stali manganowej o zawartości M n 11— 18%, C > 0,5%, Ni do 3%
C 0,5— 1,2 Cr do 3 M n 11— 18 Ni do 3
ok. 200 HB
odporne na zużycie adhezyjne przy obciążeniach udarowych i ścieranie minerałami przy obciążeniach udarowych 8 odpowiada składem stali
austenitycznej Cr— M n — Ni
C < 0,25 Cr 18— 20 M n 5— 8 Ni 5— 9
200— 250 HB
niemagnetyczne, nierdzewne, odporne na zużycie adhezyjne po zgniocie na zimno 9 odpowiada składem stali
chromowo-niklowej
C <0,3 Cr 13— 20 M o do 5 Ni 8— 25 Nb do 1,5
50— 70 H R C
odporne na zużycie adhezyjne
10 odpowiada składem lede- burytycznemu stopowi Cr— C— Fe
C 1,5— 5 Co do 5 Cr 27— 35 M n do 8 Mo do 3 W do 5
50— 70 H R C
odporne na zużycie adhezyjne
- 1 5 -
cd. t a b 1. 2 . 3
1 2 2 « 2
Materiały na osnowie stopów o malej zawartości żelaza
20 stellity kobaltowe C 0,7— 3
Co 30— 70 Cr 25— 33 W 3— 25 M o do 3 Ni do 3
38— 58 H R C
nierdzewne, odporne na zu
życie adhezyjne i wysoką tem
peraturę
21 odpowiada składem węgli
kom spiekanym
węgliki Cr do 80%
węgliki W do 80% i in
ne składniki
1800— 2000 H V
odporne na wysoką tempera
turę i zużycie adhezyjne
22 odpowiada stopom Ni— Cr— B
C 1 Co 1— 1,5 Cr 8— 18 Ni 65— 85 B do 5
40— 60 H R C
nierdzewne, żarowytrzymałe, odporne na zużycie adhezyjne
23 odpowiada stopom na osnowie Ni z dodatkiem M o
C 0,12 Co do 2,5 Cr do 18 Fe 4— 7 M o 8— 35 W do 20 V 0,2— 0,6 Ni reszta
200— 250 H B
odporne na korozję i żarowy
trzymałe
Stopy nieżelazne 30 odpowiada stopom
Cu— Sn
Sn 6— 12 60— 130
H B
odporne na zużycie adhezyjne i korozję
31 odpowiada stopom Cu— Al
Al 5— 15 Fe do 6
60— 100 H B
odporne ńa zużycie adhezyjne i korozję
32 odpowiada stopom Cu— Ni
Ni 5— 15 poniżej
160 H B
odporne na działanie wody morskiej i korozję w niektó
rych mediach
ż e l i w a s t o p o w e w o l f r a m o w e o d p o r n e n a ś c i e r a n i e w p o d w y ż s z o n y c h t e m p e r a t u r a c h (ZPT) o s t r u k t u r z e 1e d e b u r y s t y c z n e j z m a r t e n z y - t e m i a u s t e n i t e m s z c z ą t k o w y m ,
1 - 6 , 1 0 - 1 4 ,
- ż e l i w a s t o p o w e c h r o m o w e (ZH) o w ę g l i k a m i C r ^ C g i (CrFe-p) 8g, 1 - 6 , T - 9 , 1 0 - 1 4 , 3 1 - 3 5 ,
- ż e l i w a s t o p o w e m a g a n o w e (ZAM) w ę g l i k a m i ( F e M n ) ^ C i ( C r F e - ^ y C ^ , 1 0 - 1 4 ,
w a r u n k i p r a c y i z a s t o s o w a n i e :
s t r u k t u r z e 1 e d e b u r y s t y c z n e j z w a r u n k i p r a c y i z a s t o s o w a n i e :
o s t r u k t u r z e a u s t e n i t y c z n e j z w a r u n k i p r a c y i z a s t o s o w a n i e :
p r z y c z y m w a r u n k i p r a c y i z a s t o s o w a n i e s ą n a s t ę p u j ą c e :
1 . . . 6 - u r z ą d z e n i a d o t r a n s p o r t u i z a s y p y w a n i a m a t e r i a ł ó w s y p k i c h i m a s p l a s t y c z n y c h ,
7 . . . 9 . 4 2 - c z ę ś c i m a s z y n p r a c u j ą c y c h w ziemi,
1 0 . . . 1 4 - c z ę ś c i m a s z y n i u r z ą d z e ń d o k r u s z a r e k rud, k a m i e n i , w ę g l a , i t p . ,
1 5 . . . 1 7 - c z ę ś c i u r z ą d z e ń p r a c u j ą c e p o d w o d ą w o b e c n o ś c i p i a s k u i k a m i e n i ,
1 8 . . . 3 0 - c z ę ś c i m a s z y n i u r z ą d z e ń w s p ó ł p r a c u j ą c e z e s o b ą w o b e c n o ś c i p i a s k u (18) i c i e c z y (25 . . . 2 9 ) ,
3 1 . . . 3 5 - e l e m e n t y g i l o t y n i u r z ą d z e ń d o p r z e r ó b k i p l a s t y c z n e j n a z i m n o i g o r ą c o ,
3 6 . . . 4 1 - c z ę ś c i u r z ą d z e ń d o p r a c y w p o d w y ż s z o n y c h t e m p e r a t u rach, c z ę s t o w o ś r o d k a c h a g r e s y w n y c h (36, 37, 41).
T w a r d o ś ć n a p o i n ( c z w a r t a w a r s t w a ) w y k o n a n y c h w y ż e j w y m i e n i o n y m i s t o p a m i n a b l a c h a c h z e s t a l i n i s k o w ę g 1 o w e j p r z e d s t a w i o n o n a rys. ' 2 . 1 , a s t r u k t u r ę i w z g l ę d n ą o d p o r n o ś ć n a ś c i e r a n i e n a rys. 2 . 2 [5].
P o d s t a w o w e g r u p y s t o p ó w w g [4] o r a z o d p o w i a d a j ą c e im s t r u k t u r y i w s k a ź n i k i w ł a s n o ś c i u ż y t k o w y c h z e s t a w i o n o w t a b l i c y 2 . 4
[7]. U z u p e ł n i e n i e m t a b l i c y 2 . 4 j e s t t a b l i c a 2.5, w k t ó r e j p o d a n o w s k a ź n i k i t e c h n o l o g i c z n y c h w ł a s n o ś c i o r a z p r z y k ł a d y p r o d u k o w a n y c h w P o l s c e m a t e r i a ł ó w d o d a t k o w y c h [7].
R y s . 2. i . T w a r d o ś ć c z w a r t e j w a r s t w y n a p o i n w y k o n a n y c h r ó ż n y m i s t o p a m i w z a 1 e ż n o ś c i o d : a ) t e m p e r a t u r y w s t ę p n e g o p o d g r z e w a n i a , b ) t e m p e r a t u r y p o m i a r u , c j t e m p e r a t u r y w y ż a r z a n i a p r z e z 2 4 h
- 17 -
t __
<ó 5:
i .
i i
SN.S s/>r
SN IN SAM
ZLRys. 2.2. M i k r o s t r u k t u r a i w z g l ę d n a o d p o r n o ś ć n a ś c i e r a n i e c z w a r t e j w a r s t w y b a d a n y c h n a p o i n w y k o n a n y c h r ó ż n y m i s t o p a m i : M - M - ś c i e r a n i e m e t a 1 - m e t a I , M - S - M - ś c i e r a n i e m e t a / - ś c i e r n i w o - m e ta 1
T a b 1 i ca 2. 4 Wł as no śc i u ż y t k o w e s t o p ó w do n a pa wa ni a
G r u p a R o d z a j s t o p i w a
S t r u - O r i e n t a c y j n e w ł a s n o ś c i W ł a s n o ś ć s t o p ó w D I N
8 5 5 5
s t o - p i w a
t w a r d o ś ć s t o p i w a H RC
M -M t a r - c i e t o c z n e
M -M t a r - c i e ś l i - z g o - w e
M -M N z u ż y - c i e s t a t y c z n e
M -M N z u ż y - c i e u d a r o w e
o d p o r n o ś ć n a k o r o z j ę
t w a r d o ś ć w t e m p . p o d - w y ż - s z o - n e j
1 2 3 4 5 6 T 8 9 10 11
1 S t o p y F e C < 0 , 47.
C r < 3 7.
M n = 0 , 5 + 3 7 M o < 1 7 . N i < 3 7 . d o 57.
p i e r w i a s t - k ó w ł ą c z n i e ( s t a l n i s k o s t o - p o w a )
M 2 0 + 4 0 1 2 3 1 o d p o r n e
n a z u ż y c i e a d - h e z y j n e
2 S t o p y F e 0 0 , 4 7 C r = l + 5 7 M n = 0 , 5 + 3 7 . M o < 1 7 p i e r w i a s t - k ó w ł ą c z n i e d o 57.
( s t a l n i - s k o s t o p o - w a )
M 5 2 + 6 0 2 1 2 2 3 2 o d p o r n e
n a z u ż y - c i e ś c i e r n e
3 S t o p y F e C = 0 , 2 + 0 , 57.
C r = l + 5 7 M o < 4 7 . N i <5 7 . W = 1 + 1 0 7 V = 0 , 1 + 1 , 5 7
( s t a l n a - r z ę d z i o — w a )
M 4 8 + 6 2 2 1 2 2 3 2 o d p o r n e
n a z u ż y c i e a d - h e z y j n e i u t l e n i a j ą c e
4 S t o p y F e C = 0 , 6 + 1 , 57.
C o < 1 5 7 C r = l + 6 7 M o < 1 0 7 . W = 1 5 + 1 8 7 V < 3 7 .
( s t a l s z y b k o t n ą c a )
M +C 5 8 + 6 5 2 2 3 2 o d p o r n e
n a z u ż y c i e a d - h e z y j n e w w y s o - k i c h t e m p .
- 19 -
cd. t a b 1. 2.4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
5 S t o p y F e C = 0 , 27.
M o < 2 7 . C r = 5 + 3 0 7 N i < 57.
S i = l + 2 7 . ( s t a l c h r o m o w a )
F + M 3 0 + 5 0 2 1 3 2 1 2 o d p o r n e
n a k o r o z j ę i z u ż y ć i e a d h e z y j - n e
6 S t o p y F e C = 0 , 2 + 2 7 . C r = 5 + 1 87.
M n < 2 7.
( s t a l c h r o m o w a )
M +C 4 5 + 6 0 2 2 2 2 o d p o r n e
n a z u ż y c i e a d - h e z y j n e
7 S t o p y F e C = 0 , 5 + 1 . 2 7 C r < 3 7.
M n = l 1 + 1 8 7 . N i < 3 7 . ( s t a 1
a u s t e n i - t y c z n a C - M n )
A 2 0 + 5 2 1 3 3 1 o d p o r n e
n a z u ż y c i e a d - h e z y j n e i p r z y o b c i ą ż e - n i a c h u d a r n o - ś c i o w y c h
8 S t o p y F e C < 0 , 2 5 7 C r = 1 3 + 2 0 7 . M n = 5 + 8 7 . N i = 5 + 9 7 . ( s t a l a u s t e n i - t y c z n a C r - N i - M n )
A 2 0 + 5 2 1 3 3 1 1 1 o d p o r n e
n a z u ż y c i e a d - h e z y j n e i k o r o z j e
9 S t o p y F e C < 0 , 37.
C r = l 3 + 2 0 7 M o < 57.
N i = 8 + 2 5 7 N b < l , 57.
s t a 1
a u s t e n i - t y c z n a C r - N i )
A 2 0 + 2 5 3 2 2 1 1 o d p o r n e
n a z u ż y c i e a d - h e z y j n e
10 S t o p y F e C = l . 5 + 3 7 . C r = 2 T + 3 5 7 M n <8 7 . M o < 3 7 W<5 7.
C o < 5 7 ( ż e1 i w o c h r o m o w e )
C+ M 5 5 + 6 5 1 1 1 2 b a r d z o
o d p o r n e n a z u ż y - c i e ś c i e r n e
i a d h e - z y j n e
cd. tabl. 2.4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
20 S t o p y C o C = 0 , 7 + 3 7 . C r = 2 5 + 3 3 7 . W = 3 + 2 3 7 . M o < 3 7 . N i Ś 3 Z
( s t e l 1 i t y k o b a1t o -
w e )
CW C o - C r o s n o w a
3 8 + 6 0 3 1 2 2 1 1 b a r d z o
o d p o r n e n a z u ż y - c i e ś c i e r n e
i a d h e - z y j n e
21 W ę g l i k i w o1f r a m u w o s n o w i e F e ( N i )
W , C -
*■ w c w F e ( N i o s n o w a
6 0 + 7 5 3 1 3 3 1 b a r d z o
o d p o r n e n a z u ż y - c i e ś c i e r n e
22 S t o p y N i C < 17.
C o = l + l , 57.
C r = 8 + 1 87.
B < 5 7 . ( s t e l 1 i t y
n i k ł o w e )
C w N i o s n o w i e
4 0 + 6 0 2 1 2 2 1 1 o d p o r n e
n a z u ż y c i e ś c i e r n e
i a d h e - z y j n e
2 3 S t o p y N i C ś O , 1 2 7 . C o < 2 , 57.
C r < 1 8 7 M o = 8 + 3 5 7 . W < 2 0 7
( s t e l 1 i t y n i k ł o w e )
C w N i o s n o w i e
2 0 + 4 0 2 1 2 1 1 o d p o r n e
n a z u ż y c i e w w y s o k i c h t e m p .
O b j a ś n i e n i a : 1 - b a r d z o d o b r e , 2 - d o b r e , 3 - w y s t a r c z a j ą c e
- 21 -
P r z y k ł a d y z a s t o s o w a n i a m a t e r i a ł ó w d o d a t k o w y c h d o n a p a w a n i a i w s k a z ó w k i t e c h n o l o g i c z n e
T a b l i c a 2.5
G r u p a w g D I N 8 5 5 5
T y p s t o p u s t r u k t u r a
M a t e r i a ł y d o d a t k o w e
W s k a z ó w k i t e c h n o l o g i c z n e
P r z y k ł a d y z a s t o s o w a n i a
o b r a — b i a l - n o ś ć
k o s z t y
p o d - g r z e - w a n i e w s t ę p n e
k w a -
1 i f i - k a c j e
1 2 3 4 5 6 T 8
1 S t a l E N 2 0 0 R 2 1 1 1 s z y n y , k o ł a
n i s k o - E N 2 0 0 B b i e g o w e .
s t o p o w a E N 3 5 0 B c z ę ś c i m a
( M ) ' S p 4 0 G 2 S l H l + T N A S t l 2 1 1 1 s z y n r o1n i -
S p G 3 S l 2 1 1 1 c z y c h
S p G 4 S l D P I S 2 D P I S 3
D P I S 4 2 2 1 1
2 S t a 1 E N 4 5 0 B 0 1 2 1 c z ę ś c i m a
n i s k o - E N 6 0 0 B s z y n b u d o
s t o p o w a D P K + T N A S t l 0 2 2 1 w l a n y c h i
( M ) D P I S 1 0 2 2 1 t r a n s p o r t o
w y c h , m i e s z a 1 n i k i
3 S t a l n a E N S C o M o I 0 3 2 2 n a r z ę d z i a
r z ę d z i o E W N L I d o p r a c y n a
w a ( M ) E W N L I I g o r ą c o i
E N 2 8 0 B z i m n o , w a l
D P D 3 8 - T N A S t l 0 2 2 1 c e , m a t r y c e .
E R 3 - T N A S t l s t e m p l e
D P 3 —T N A S t l
4 S t a 1 E N S 7 W B 0 3 3 3 n a r z ę d z i a
s z y b k o E N S 1 8 W B t n ą c e , w i e r
t n ą c a E N S W 2 M o B t ł a , f r e z y
( M + C ) E R 4 + T N A S t l 0 3 3 3
5 S t a l E N S C r 3 0 0 B u s z c z e1n i e -
c h r o m o w a E N S 1 5 C r B 2 2 2 1 n i a a r m a t u
C < 0 , 47. E N 9 C r - S l B r y g a z o w e j .
( F + M) S p 2 4 H 1 4 + A r p a r o w e j i
w o d n e j
6 S t a l E N S 1 2 C r B f o r m y , m a
c h r o m o w a E N S 5 0 B t r y c e .
0 , 2 < C < 17. E N 9 C r - S i B 0 2 2 2 s t e m p l e .
( M + C ) a r m a t u r a
7 S t a l E N 4 0 0 M n B z ę b y k o p a
a u s t e n i - E N 1 2 M n N i B r e k , ł a m a c z e
t y c z n a E N 1 0 - 1 OB 3 2 1 2 i m ł o t k i
( A ) k r u s z a r k i
c. d. t a b l . 2.5
1 2 3 4 5 6 7 8
8 S t a 1 E S I 8 - 8 - 6 B 2 1 1 n a r z ę d z i a
a u s t e n i - E N 1 8 - 8 S i B d o p r a c y n a
t y c z n a E N 1 0 - 1 0 B 3 2 1 1 g o r ą c o , s z y
C r N i M n n y , w a l c e .
( A ) t u r b i n y
9 S t a 1 E S I 8 - 8 - 2 B 2 1 1 s i e d l i s k a
a u s t e n i E S 1 8 - 8 B 2 z a w o r ó w o d
t y c z n a E S 2 4 - 1 8 B p o r n e n a
C r N i S p 2 0 H 2 3 N l 8 + A r 1 k o r o z j e
( A )
10 Z e 1 i w o E N S 3 0 - 5 1 c z ę ś c i w
c h r o m o w e S t e 1 5 0 p r z e m y ś l e
( C + M ) E S t e l l P 2 3 2 p r z e r ó b k i
E S t e 1 1 M n P m i n e r a ł ó w
E S t e 1 N i 5 0 2 3 2
E S t e 1 M n - 5 5 E N Z 1
D P I S 6 , D P T 5 2
D P I S 7 , D P Z 1 2 3
D P P , EW1 0 3
E R - 2 - T N A S t l
D P 5 - T N A S t l 2 3
E R 4 - T N A S t l
P M F e C r - 6 0 3 3
20 S t e 11 i t y E S t e 1 C o W B 4 0 3 u s z c z e l n i e -
k o b a 1t o w e E S t e 1C o W B 5 0 4 4 n i a a r m a t u
C w o s n o E S t e 1 C o W B 5 5 3 3 / 4 r y
w i e C o - C r P S t e 1 C o W l 4 4 3 / 4
P S t e l C o W I I 4 4 3 / 4
P M F e C r - 6 0 4 4
21 W ę g l i k i P N T 5 , P N T 6 0 4 4 3 / 4 n a r z ę d z i a
w o 1 f r a m u P N T w i e r t n i c z e
w o s n o w i e F e ( N i )
22 S t e 11 i t y PMN i 2 0 u s z c z e l n i e
2 3 n i k ł o w e C PMN i 3 0 n i a a r m a t u
w o s n o w i e P M N i 3 5 r y
N i P M N i 4 0 2 4 4 4
P M N i 4 5 PMN i 5 0 P M N i 5 5
Objaśnienia: obrabialność - 2 - dobra, 3 - wystarczająca, 0 - obrabialne szlifowaniem;
kwalifikacje - 1 - niskie, 2 - średnie, 3 - w y s o kie, 4 - bardzo wysokie;
koszty - 1 - niskie, 2 - średnie, 3 - wysokie, 4 - bardzo wysokie;
podgrzewanie - 1 - bez, 2 - do 3 0 0 ° C , 3 3 0 0 + 6 0 0 ° C , 4 - 6 0 0 ° C
- 2 3 -
L i t e r a t u r a
[1] P a t o n W.A. : T e c h n o l o g i a e 1e k t r i c z e s k o j s w a r k i m e t a l ł o w i s p ł a w ó w p 1a w l i e n i jem. M a s z i n o s t r o jen i e , M o s k w a 1974.
[2] U S A A S T M A 3 9 9 - 5 6 T T e n t a t i v e s p e c ifi k a t i o n for s u r f a c i n g w e l d i n g r o d s a n d e l e c t r o d e s .
[3] W e l d i n g H a n d b o o k , 1970, t.3A, roz d z . 44, ss. 30-71.
[4] R F N D I N 8 5 5 5 B 1. 1 S c h w e is s z u s a t z w e r k s t o f fe z u m A u f t r a - g s s w e i s e n . B e z e i c h n u n g , t e c h n i s c h e L i e f e r b e d i n g u n g e n .
[5] D z i u b i ń s k i J . , A d a m i e c P.: W ł a s n o ś c i e k s p l o a t a c y j n e n a p o i n w y k o n a n y c h k r a j o w y m i d r u t a m i p r o s z k o w y m i . E k s p l o a t a c j a M a s z y n n r 2-3, 1984.
[6] N a p ł a w o c z n y j e m a t e r i a ł y s t r o n - c z 1 e n o w SEW, K o o r d i n a c j o n n y j c e n t r . S w a r k a , K i j ó w - M o s k w a 1979.
[7] A d a m i e c P., L a l i k S.: W p ł y w s t r u k t u r y n a p o i n n a z u ż y c i e ś c i e r n e n a p a w a n y c h c z ę ś c i . I n ż y n i e r i a M a t e r i a ł o w a n r 3, 1989, s s . 80-84.
P ę k n i ę c i a w n a p a w a n y c h w w m o ż n a p o d z i e l i ć z g o d n i e z e s c h e m a t e m p r z e d s t a w i o n y m n a rys. 3.1.
R y s . 3. 1. P o d z i a ł p ę k n i ę ć w y s t ę p u j ą c y c h w n a p a w a n y c h w w
- 2 5 -
P ę k n i ę c i a w y s t ę p u j ą c e w n a p a w a n y c h w a r s t w a c h w i e r z c h n i c h (ww) m o ż n a r o z p a t r y w a ć j a k o p ę k n i ę c i a w n a p o i n i e ł ą c z n i e z e s t r e f ą n a d t o p i e n i a o r a z w s t r e f i e w p ł y w u c i e p ł a (SWC), k t ó r e p o w s t a j ą w p r o c e s i e n a p a w a n i a i w c z a s i e e k s p l o a t a c j i . P r z y p a d k i t a k i e n a l e ż y u w z g l ę d n i ć p r z y a n a l i z i e t r w a ł o ś c i i n i e z a w o d n o ś c i n a p a w a n y c h e l e m e n t ó w m a s z y n .
W p r z y p a d k u p ę k n i ę ć g o r ą c y c h w w w o p o w s t a j ą c y c h p ę k n i ę c i a c h d e c y d u j ą o d k s z t a ł c e n i a r z e c z y w i s t e e p z w p r o c e s i e t w o r z e n i a n a p o i n y , k t ó r y c h w i e l k o ś ć p r z e k r a c z a m i n i m a l n ą p l a s t y c z n o ś ć k r y s t a l i z y u j ą c e g o m e t a l u , tzw. o d k s z t a ł c e n i e k r y t y c z n e e c .
P r z y p ę k a n i u z i m n y m , w y s t ę p u j ą c y m g ł ó w n i e w SWC, o z j a w i s k u p o w s t a w a n i a p ę k n i ę ć d e c y d u j ą n a p r ę ż e n i a s p a w a l n i c z e a s , k t ó r e
ł ą c z n i e z n a p r ę ż e n i a m i b ę d ą c y m i e f e k t e m d y f u z j i w o d o r u a t o m o w e g o i j e g o - ł ą c z e n i a s i ę w c z ą s t e c z k i H
2
p r z e k r a c z a j ą w y t r z y m a ł o ś ć m a t e r i a ł u , c o p r z y k r u c h y c h s t r u k t u r a c h m a r t e n z y t y c z n y c h p r o w a dzi d o p ę k n i ę c i a z i m n e g o .P r z y p ę k a n i u n a p a w a n y c h w w w c z a s i e e k s p l o a t a c j i d e c y d u j ą c ą r o l ę o d g r y w a o b c i ą ż e n i e z e w n ę t r z n e i w a r u n k i p r a c y n a p a w a n y c h e l e m e n t ó w , a d o a n a l i z y p ę k a n i a w y k o r z y s t u j e s i ę p o r ó w n a n i e w s p ó ł c z y n n i k ó w i n t e n s y w n o ś c i n a p r ę ż e ń w y n i k a j ą c y c h z o b c i ą ż e n i a e k s p l o a t a c y j n e g o z e w s p ó ł c z y n n i k a m i s t a n o w i ą c y m i w i e l k o ś c i k r y t y c z n e .
O g ó l n i e p r o b l e m p ę k a n i a w n a p a w a n y c h w w j e s t p r o b l e m e m p o r ó w n y w a l n y m i p o d o b n y m d o p ę k a n i a w z ł ą c z a c h s p a w a n y c h , s t ą d p r z y a n a l i z i e p ę k n i ę ć w y k o r z y s t a n o c z ę s t o z w i ą z k i , z a l e ż n o ś c i o r a z p r a w i d ł o w o ś c i t y p o w e d l a p r o c e s u s p a w a n i a p o ł ą c z e n i o w e g o .
3.1. P ę k a n i e g o r ą c e
P ę k a n i e g o r ą c e w n a p a w a n y c h w w m o ż n a d e f i n i o w a ć j a k o p r o c e s r o z d z i e l a n i a m a t e r i a ł u w o b s z a r a c h n a g r z e w a n y c h d o t e m p e r a t u r p o w y ż e j 0 , 5 (gdzie: - t e m p e r a t u r a t o p i e n i a w K ) . P o w s t a ł e p ę k n i ę c i a w y s t ę p u j ą w n a p o i n i e j a k o p o p r z e c z n e i w z d ł u ż n e o r a z w S W C (rys. 3.2).
W p r a c a c h [ 1 , 2 , 3 ] z w i ą z a n y c h z p ę k a n i e m g o r ą c y m w y s t ę p u j e p o j ę c i e " t e c h n o l o g i c z n e j w y t r z y m a ł o ś c i m e t a l u " r o z u m i a n e j j a k o z d o l n o ś ć m e t a l u w p r o c e s i e k r y s t a l i z a c j i d o u z y s k a n i a p o ł ą c z e n i a m e t a l i c z n e g o b e z p ę k n i ę ć .
W p r o c e s i e k r y s t a l i z a c j i (rys. 3 . 3 ) w p o c z ą t k o w y m e t a p i e t w o r z e n i a k r y s z t a ł ó w p l a s t y c z n o ś ć u k ł a d u s k ł a d a j ą c e g o s i ę z f a z y s t a ł e j i c i e k ł e j j e s t w y s o k a z e w z g l ę d u n a m o ż l i w o ś ć r u c h u c i e czy. W m i a r ę n a r a s t a n i a f a z y s t a ł e j o b s e r w u j e s i ę s p a d e k p l a s t y c z n o ś c i u k ł a d u z e w z g l ę d u n a o g r a n i c z e n i a r u c h u p o z o s t a j ą c e j c i e c z y , k t ó r a z n a j d u j e s i ę w s t a d i u m t w o r z e n i a f i l m u n i s k o t o p l i -
