В практике для различных целей появляется необ­ходимость в производстве наплавок на стальные валы.

На усталостную прочность наплавленных валов в сильной сте­пени влияет качество процесса наплавки, способ и режимы на­плавки, а также размер и знак остаточных напряжений. В крупных валах можно предполагать появление более значительных напря­жений, чем в мелких.

В литературных данных как отечественных [40], так и зару­бежных [252 , 266, 282] освещены эксперименты по усталостной прочности валов, наплавленных сталью или цветными металлами, выполненных на образцах диаметром 20 мм и только в отдельных случаях до 80 мм.

На образцах из среднеуглеродистой стали диаметром 45 мм при нанесении напылением восстановительного слоя стали толщиной 0,5 мм по тонкому промежуточному слою на молибденовой и хромо­никелевой основе снижение предела выносливости составило 15— 33% [282]. На образцах среднеуглеродистой стали диаметром 60 мм с направленными долевыми проходами слоем хромомолибде­новой стали толщиной 1 мм снижение предела выносливости не превышало 13% [266]. На образцах из среднеуглеродистой стали диаметром 50 мм с наплавкой вольфрамовыми электродами слоя толщиной от 2 до 6 мм в нейтральной атмосфере было достигнуто увеличение предела выносливости до 50% [212].

Исследования прочности образцов с наплавками обобщались в последние годы в Международном институте сварки [211, 264, 266, 272 , 286].

В работе [286] даны результаты усталостных испытаний (изгиб при вращении) на наплавленных образцах диаметром 20, 32 и 60 мм. Образцы испытывали гладкие, надрезанные и с горячей посадкой втулки.

Некоторое преимущество имеют валы, наплавленные аустенит­ной нержавеющей сталью с более’низким модулем упругости, чем у основного металла (потери прочности понизились на 13%).

Характерной особенностью остаточной напряженности в валах, наплавленных электродами, отличающимися от основного металла, является малое влияние отжига на величину напряжений. В на­плавленных валах в результате охлаждения при отпуске вновь возникают остаточные напряжения в связи с разными значениями коэффициентов теплового расширения. В результате дробеструй­ного поверхностного наклепа образцов с наплавками (с напрессо­ванными втулками) диаметром 60 мм было получено увеличение их усталостной прочности в 1,5 раза.

Исследования масштабного эффекта в наплавленных валах до сих пор проводили на сравнительно малых образцах (в пределах до 60 мм по диаметру). Авторами [6] была проведена эксперимен­тальная работа с целью определения сопротивления усталости крупных стальных валов диаметром 180—190 мм в связи с различ­ными видами поверхностных наплавок (рис. 132, а, б), а также возможностью повышения усталостной прочности наплавленных валов за счет поверхностного пластического деформирования.

Усталостные испытания проводили на установках конструкции ЦНИИТМАШа У-200 и УП-200 [91 ]. Для всех образцов база испы­таний принята равной 10 млн. циклов при частоте нагружения 2200—2400 цикл/мин.