Общие закономерности, касающиеся влияния повышенных и высоких температур на прочность металлических материалов, были освещены в гл. II.

Характеристики усталости для сварных соединений при повы­шенных температурах представляют интерес в первую очередь для энергетического и химического оборудования. При повышенных температурах эксплуатируются, в частности, соединения направ­ляющих лопаток с диафрагмами паровых турбин. Исследования прочности при повышенных температурах соединений примени­тельно к указанным объектам были проведены в ЦНИИТМАШе [8]. Результаты этих исследований в сопоставлении с аналогичными характеристиками паяных и прессовых соединений излагаются ниже.

Исследовали влияние на сопротивление усталости при повышен­ных температурах следующих неподвижных соединений: прессо­вых, в которых сопрягаемые детали шлифовали; прессовых, в которых вал подвергали поверхностному наклепу; паяных и сварных.

Для сравнения были получены также данные об усталости ис­ходного материала на гладких образцах 0 8 мм и образцах с коль­цевыми надрезами р = 0,5 мм, t 1,0 мм.

Материалом исследования являлась сталь 1X13 в виде горяче­катаных штанг диаметром 42 мм состава в %: 0,17 С; 0,34 Si; 0,42 Мп; 0,020 S; 0,029 Р; 12,65 Сг; 0,18 Ni. Испытания выполняли на машинах ЦНИИТМАШ типа Я8, где образец подвергали круго­вому изгибу по симметричному циклу с частотой 2870 циклов в ми­нуту.

На рис. 135, б дан чертеж образца паяного соединения. Втулка на длине 16 мм имела диаметр 8,5 мм, а далее размер 8А, что поз­волило предварительно собирать сопряжение и точно центровать вал относительно отверстия. В таком виде соединение паяли медно - цинково-серебряным припоем следующего состава: 44,5—45,5% Ag, 19,5—20,5% Си, остальное — цинк. Соединение в вертикаль­ном положении нагревали ацегилено-кислородным пламенем до температуры 740—760° С; после плавления припоя и выхода его через отверстие 0 2 мм в нижней части втулки нагрев прекращали. У края втулки припой, смачивая торец втулки и выступающую

Рис. 137. Кривые усталости стали 1X13 при
t = 400* С:

1 — гладкие образцы; 2 — образцы с кольце­вым надрезом (р = 0,5; t = 1,0 мм), нанесен­ным шлифовальным кругом; 3 — прессовое соединение; 4 — прессовое соединение, охва­тываемая деталь обкатана

часть вала, образовал круговой наплыв вогнутого профиля с ра­диусом 1,6—1,8 мм. Ни механической, ни термической обработке паяное соединение не подвергали.

На рис. 135, в дан чертеж сварного образца. Свариваемые детали предварительно соединяли по плотной посадке, а затем наклады­вали сварной валик. Для сварки применяли электроды диаметром

2,5 мм из стали 1X13 с покрытием УОНИ. Перед сваркой место соединения подогревали газовым пламенем до температуры 300— 350° С. Охлаждали после сварки на воздухе, затем подвергали отпуску при температуре 690—710° С в течение 1 ч. Кольцевой надрез в образцах основного металла наносили шлифовальным кругом толщиной 1 мм, заправленным на радиус 0,5 мм. База испы­тания образцов с прессовыми соединениями и кольцевым надрезом составляла 100 млн циклов, а образцов с паяным и сварным соеди­нениями — 30 млн. Результаты испытаний приведены на рис. 136 и 137 и в табл. 64.

Прессовые, паяньїе и сварные соединения резко понижают прочность стали 1X13 при рабочих температурах. Эффективный коэффициент концентрации напряжений таких соединений при температуре 200 и 400° С равен 1,5—1,6.

Упрочнение поверхности вала обкаткой роликами полностью устраняет снижение прочности при температуре 200 и 400° С, вызванное наличием прессового соединения. Паяное и сварное соединения дают приблизительно одинаковое снижение прочности вала, но сварное соединение, выполненное электродом из стали 1X13, показало большую однородность прочностных свойств, чем паяное соединение.