ADVANCED METHODS FOR IMPROVING CONTACT RESISTANCE FOR STEEL EI- 347SH
Uložené v:
| Názov: | ADVANCED METHODS FOR IMPROVING CONTACT RESISTANCE FOR STEEL EI- 347SH |
|---|---|
| Zdroj: | Наука та виробництво; № 29 (2025): Наука та виробництво ; 61-68 |
| Informácie o vydavateľovi: | ДВНЗ «Приазовський державний технічний університет», 2025. |
| Rok vydania: | 2025 |
| Predmety: | вальниці, контактна витривалість, залишкові напруження, довговічність, зміцнення мікрокульками, скляні кульки, bearings, contact fatigue, residual stresses, durability, micro-ball strengthening, glass bead |
| Popis: | The new generation bearings of machines are becoming increasingly complex products, whichmeet high requirements for the contact fatigue, including one at elevated temperature. The surfaceplastic deformation (SPD) is used to increase the contact fatigue. One promising direction of SPD ismicro-ball strengthening. The majority of works does not take into account the influence oftemperature onto the contact fatigue of parts after SPD. The aim of the study is to increase the contactendurance of steel EI-347SH through the rationalization of modes of micro-ball and glass beadtrengthening. Contact fatigue tests were carried out with the setup MKV-T at temperatures of 20 °Cand 300 °C. All the samples were polished before strengthening. For this purpose a special device,which ensures a constant pressure on the sample during polishing was designed. The determinationof residual stresses was performed on surveillance samples by the blind hole drilling method. Todetermine the influence of fluid pressure on the contact endurance a group of tests was carried out on four batches of samples: the samples in the original state, the samples strengthened within 3minutes at the working fluid pressure of 0.16 MPa and the same but with pressure of 0.2; 0.25 MParespectively. Selected strengthening modes lead to an increasing of surface roughness for about onequality class if to compare to after-polishing state. The lowest change in surface roughness wasobserved with the working fluid pressure of 0.2 MPa. For all modes, the depth of the strengthenedlayer is in the range of 0.08 ... 0.1 mm. The decrease in microhardness, which is related to instabilityand unevenness of the strengthening process, was observed at the working fluid pressure of 0.16MPa. The mean log durability and the guaranteed durability was determined; straight linesapproximating the distribution functions of logarithms of numbers of cycles were built. It was foundthat the highest durability of the glass bead blasting samples was obtained by strengthening modewith the working fluid pressure of 0.3 MPa that is caused by a favorable combination of levels ofresidual stresses, strain hardening, microhardness, in conjunction with a minimal increase in thesurface roughness. Regularities of influence of the micro-balls and glass bead strengthening modeson the steel EI-347SH contact endurance were defined. More advanced testing methods were applied.The parameters of micro-ball and glass bead strengthening that provide increased durability undercontact loading for steel EI-347SH samples were determined. This enables one to assign the modesof SPD when designing the bearings for promising type of gas turbine engines more efficiently. Thetest procedure has been improved, resulting in improved reliability of the experimental results. Вальниці машин нового покоління стають все більш складними виробами, до якихпред'являються високі вимоги щодо забезпечення контактної витривалості, у тому числі припідвищеній температурі. Для підвищення контактної витривалості застосовуютьповерхневе пластичне деформування (ППД). Одним з перспективних напрямків ППД єзміцнення мікрокульками. Більшість робіт не враховує вплив температури на контактнувитривалість деталей після ППД. Метою роботи є підвищення контактної витривалостісталі ЕІ-347Ш за рахунок раціоналізації режимів зміцнення мікрокульками та склянимикульками. Випробування на контактну втому проводилися на установках МКВ-Т притемпературах 20 ºС і 300 ºС. Всі зразки перед зміцненням піддавалися поліруванню. Для цьогобуло спеціально розроблено пристосування, яке забезпечувало постійний тиск на зразок при поліруванні. Визначення залишкових напружень проводили методом свердління глухогоотвору на зразках свідках. Для визначення впливу тиску робочої рідини на контактнувитривалість були проведені випробування чотирьох партій зразків: в початковому стані ізміцнених на протязі 3-х хвилин при тиску робочої рідини 0,16; 0,2; 0,25 МПа відповідно.Розглянуті режими зміцнення призводять до збільшення шорсткості в порівнянні зполіруванням приблизно на один квалітет. Найменша зміна шорсткості спостерігається притиску робочої рідини 0,2 МПа. Глибина зміцненого шару на всіх режимах знаходиться вмежах 0,08 ... 0,1 мм. При тиску робочої рідини 0,16 МПа спостерігалося зниженнямікротвердості, яке пов'язане з нестійкістю процесу і нерівномірністю зміцнення. Визначенісреднелогаріфмічна довговічність та гарантована довговічність; побудовані прямі, щоапроксимують функції розподілу логарифмів кількості циклів. Встановлено, що найбільшадовговічність зразків має місце при зміцненні скляними кульками при тиску робочої рідини 0,3МПа, що обумовлено сприятливим поєднанням величини залишкових напружень, наклепу,мікротвердості, які отримані при мінімальному збільшенні шорсткості. Встановленозакономірності впливу режимів зміцнення мікрокульками та скляними кульками наконтактну витривалість сталі ЕІ-347Ш. Застосовані більш сучасні методики випробувань.Визначено параметри зміцнення зразків зі сталі ЕІ-347Ш мікрокульками та склянимикульками, які забезпечують підвищення довговічності при контактному навантаженні. Цедозволить раціонально призначати режими ППД при проектуванні вальниць дляперспективних газотурбінних двигунів. Удосконалено методику випробувань, що дозволилопідвищити достовірність отриманих результатів. |
| Druh dokumentu: | Article |
| Popis súboru: | application/pdf |
| Jazyk: | Ukrainian |
| ISSN: | 2522-9990 |
| Prístupová URL adresa: | http://sap.pstu.edu/article/view/330226 |
| Prístupové číslo: | edsair.scientific.p..4b84c77a40b39b0e67d68afb061d4acd |
| Databáza: | OpenAIRE |
Nájsť tento článok vo Web of Science | Abstrakt: | The new generation bearings of machines are becoming increasingly complex products, whichmeet high requirements for the contact fatigue, including one at elevated temperature. The surfaceplastic deformation (SPD) is used to increase the contact fatigue. One promising direction of SPD ismicro-ball strengthening. The majority of works does not take into account the influence oftemperature onto the contact fatigue of parts after SPD. The aim of the study is to increase the contactendurance of steel EI-347SH through the rationalization of modes of micro-ball and glass beadtrengthening. Contact fatigue tests were carried out with the setup MKV-T at temperatures of 20 °Cand 300 °C. All the samples were polished before strengthening. For this purpose a special device,which ensures a constant pressure on the sample during polishing was designed. The determinationof residual stresses was performed on surveillance samples by the blind hole drilling method. Todetermine the influence of fluid pressure on the contact endurance a group of tests was carried out on four batches of samples: the samples in the original state, the samples strengthened within 3minutes at the working fluid pressure of 0.16 MPa and the same but with pressure of 0.2; 0.25 MParespectively. Selected strengthening modes lead to an increasing of surface roughness for about onequality class if to compare to after-polishing state. The lowest change in surface roughness wasobserved with the working fluid pressure of 0.2 MPa. For all modes, the depth of the strengthenedlayer is in the range of 0.08 ... 0.1 mm. The decrease in microhardness, which is related to instabilityand unevenness of the strengthening process, was observed at the working fluid pressure of 0.16MPa. The mean log durability and the guaranteed durability was determined; straight linesapproximating the distribution functions of logarithms of numbers of cycles were built. It was foundthat the highest durability of the glass bead blasting samples was obtained by strengthening modewith the working fluid pressure of 0.3 MPa that is caused by a favorable combination of levels ofresidual stresses, strain hardening, microhardness, in conjunction with a minimal increase in thesurface roughness. Regularities of influence of the micro-balls and glass bead strengthening modeson the steel EI-347SH contact endurance were defined. More advanced testing methods were applied.The parameters of micro-ball and glass bead strengthening that provide increased durability undercontact loading for steel EI-347SH samples were determined. This enables one to assign the modesof SPD when designing the bearings for promising type of gas turbine engines more efficiently. Thetest procedure has been improved, resulting in improved reliability of the experimental results.<br />Вальниці машин нового покоління стають все більш складними виробами, до якихпред'являються високі вимоги щодо забезпечення контактної витривалості, у тому числі припідвищеній температурі. Для підвищення контактної витривалості застосовуютьповерхневе пластичне деформування (ППД). Одним з перспективних напрямків ППД єзміцнення мікрокульками. Більшість робіт не враховує вплив температури на контактнувитривалість деталей після ППД. Метою роботи є підвищення контактної витривалостісталі ЕІ-347Ш за рахунок раціоналізації режимів зміцнення мікрокульками та склянимикульками. Випробування на контактну втому проводилися на установках МКВ-Т притемпературах 20 ºС і 300 ºС. Всі зразки перед зміцненням піддавалися поліруванню. Для цьогобуло спеціально розроблено пристосування, яке забезпечувало постійний тиск на зразок при поліруванні. Визначення залишкових напружень проводили методом свердління глухогоотвору на зразках свідках. Для визначення впливу тиску робочої рідини на контактнувитривалість були проведені випробування чотирьох партій зразків: в початковому стані ізміцнених на протязі 3-х хвилин при тиску робочої рідини 0,16; 0,2; 0,25 МПа відповідно.Розглянуті режими зміцнення призводять до збільшення шорсткості в порівнянні зполіруванням приблизно на один квалітет. Найменша зміна шорсткості спостерігається притиску робочої рідини 0,2 МПа. Глибина зміцненого шару на всіх режимах знаходиться вмежах 0,08 ... 0,1 мм. При тиску робочої рідини 0,16 МПа спостерігалося зниженнямікротвердості, яке пов'язане з нестійкістю процесу і нерівномірністю зміцнення. Визначенісреднелогаріфмічна довговічність та гарантована довговічність; побудовані прямі, щоапроксимують функції розподілу логарифмів кількості циклів. Встановлено, що найбільшадовговічність зразків має місце при зміцненні скляними кульками при тиску робочої рідини 0,3МПа, що обумовлено сприятливим поєднанням величини залишкових напружень, наклепу,мікротвердості, які отримані при мінімальному збільшенні шорсткості. Встановленозакономірності впливу режимів зміцнення мікрокульками та скляними кульками наконтактну витривалість сталі ЕІ-347Ш. Застосовані більш сучасні методики випробувань.Визначено параметри зміцнення зразків зі сталі ЕІ-347Ш мікрокульками та склянимикульками, які забезпечують підвищення довговічності при контактному навантаженні. Цедозволить раціонально призначати режими ППД при проектуванні вальниць дляперспективних газотурбінних двигунів. Удосконалено методику випробувань, що дозволилопідвищити достовірність отриманих результатів. |
|---|---|
| ISSN: | 25229990 |