СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ ПРИ ПОНИЖЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ

Общие закономерности поведения сталей при пони­женных температурах (см. гл. II) сохраняются и для сварных со­единений. Некоторые характерные опытные данные по усталости конструкций при низких температурах приведены ниже.

В ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко были проведены испытания на усталость двутавровых балок (рис. 133) с приваренными доле­выми накладками или поперечными ребрами жесткости. Балки были изготовлены из стали СтЗ в двух состояниях: горячекатаном (нп) и термически упрочненном (пп) при прокатном нагреве (табл. 63).

Испытания на усталость проводили при температурах +20 и —32° С на гидропульсаторе при изгибе по асимметричному циклу (R = 0,2) и частоте 320 цикл/мин. Испытания (рис. 134) показали, что неблагоприятное влияние приварок проявляется резче у стали повышенной прочности (пп). В результате пределы выносливости при положительной температуре составили: 17 и 14 кгс/мм2 для балок с накладками (для неупрочненной и упрочненной стали) и

24.5 и меньше 23 кгс/мм2 для балок с ребрами жесткости.

Понижение температуры испытания до —32° С привело к за­метному повышению сопротивления усталости для обеих групп образцов с поперечными ребрами и практически не сказалось на сопротивлении усталости образцов с накладками х.

В том же институте были проведены экспериментальные иссле­дования различных соединений с целью установления влияния поверхностного наклепа на их сопротивление усталости при отрицательной температуре. Исследовали арматурные стержни (0 20 мм, из стали 10Г2Т), сваренные встык, траверсы (из стали СтЗ) с приваренными накладками, вилки с проушинами (из стали СтЗ). [7]

Поверхностный наклеп конструкций производили пневматиче­ским инструментом с одно - или многобойковым упрочнителем. Элементы конструкций испытывали на усталость при различных условиях нагрузки до и после поверхностного наклепа. Темпера­тура испытаний +20 и —30° С. Полученные результаты показали, что поверхностный наклеп существенно повышает сопротивление усталости в условиях испытания как при нормальной, так и при пониженной температуре. При отрицательной температуре эффект оказался более значительным, чем при положительной. Это обстоя­тельство объяснено авторами большей устойчивостью благоприят­ных остаточных напряжений в условиях низких температур, когда сопротивление металла пластическому деформированию повышено.

Аналогичный положительный эффект от поверхностного на­клепа был получен в ЦНИИ МПС [78] при исследовании сопро­тивления элементов сварных конструкций ударно-усталостным нагрузкам при отрицательных температурах ( -40° С). Испытания показали, что поверхностный наклеп балок с накладками, работа­ющих в эксплуатации при

номинальных напряжениях ниже предела текучести, существенно повышает их сопротивление разрушению при многократных ударных нагрузках.

Значительное количество поверхностно наклепанных

Рис. 134. Выносливость двутавров из
сталей СтЗ нормальной прочности (а)
и СтЗ повышенной прочности (б):
черные точки — t = —32* С, светлые
точки — t = 4-20* С. кружки — об-
разцы с накладками, квадраты —
с ребрами жесткости

сварных узлов подвижного состава железных дорог эксплуати­руется в течение мьогих лет в различных климатических усло­виях и не были зарегистрированы случаи появления повреждений в упрочненных местах.