ISSN 2304-6600 (Online)
ISSN 1997-0935 (Print)



СТРОИТЕЛЬНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Напряженно-деформированное состояние фрикционных соединений с лазерной обработкой контактных поверхностей

  • Мартынов Глеб Вадимович - Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ)
  • Монастырева Дарья Евгеньевна - Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ)
  • Макаров Алексей Игоревич - Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ)
  • Морина Елена Андреевна - Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ)
DOI: 10.22227/1997-0935.2019.1.72-82
Страницы: 72-82
Введение. Исследованы возможности применения лазерной очистки в качестве альтернативного способа. Лазерные установки зарекомендовали себя во многих сферах и представляют собой высокотехнологичное и эффективное решение для многих строительных задач. Несмотря на это в настоящее время распространенным методом обработки контактных поверхностей высокопрочных болтовых соединений остается пескоструйная обработка - устаревшая технология, с высоким износом оборудования, опасная для здоровья людей. Материалы и методы. Образцы, обработанные пескоструйным и лазерным методами, испытывали на сдвиг. Перед испытаниями проверены шероховатость контактных поверхностей и усилие натяжения высокопрочных метизов. В ходе испытаний снимались показания силоизмерителя и датчика часового типа. Эксперименты проводились на прессе гидравлическом ИПС-500, образцы были предоставлены в обработанном виде. Результаты. По полученным данным построены графики деформации и вычислены усилия сдвига образцов. Вычисленные усилия сравнивались с нормативными значениями. Результаты показали соответствие образцов требованиям СП 35.13330.2016 «Мосты и трубы» по прочностным характеристикам. Образцы с лазерной очисткой поверхности имели значение запаса прочности, аналогичное образцам с пескоструйной обработкой. Выводы. Сопоставление прочностных характеристик доказывает возможность применения лазерной очистки контактных поверхностей фрикционных соединений. После перехода от устаревших технологий процесс подготовки поверхностей можно будет сделать экономичным и экологичным. Полученные значения и данные возможно внести в ряд нормативных документов, в том числе СП 35.13330.2016 «Мосты и трубы», для проведения будущих исследований и повсеместного применения метода.
  • фрикционные соединения;
  • высокопрочные болты;
  • контактные поверхности;
  • лазерная обработка;
  • усилие сдвига;
  • запас прочности;
  • пескоструйная обработка;
Литература
  1. Вейко В.П., Смирнов В.Н., Чирков А.М., Шахно Е.А. Лазерная очистка в машиностроении и приборостроении. СПб. : НИУ ИТМО, 2013. С. 33-53.
  2. Ягольник О.Н., Богомолов Р.А., Гордин Ю.А. Опыт применения лазерной очистки поверхности при реставрации художественных изделий из металла // Технология художественной обработки материалов. 2015. С. 175-178.
  3. Дуганов В.Я., Корнюшина А.Г. Обработка поверхностей лазером в машиностроении // Наукоемкие технологии и инновации: сб. докл. Междунар. науч.-практ. конф. (6-7 октября 2016 года, Белгород). Белгород, 2016. С. 46-49.
  4. Zakalukina L., Trusov V., Yurkov N. Using laser treatment in modern manufacturing // Information innovative technologies. 2017. No. 1. Pp. 129-132.
  5. Iakovlev A., Ruzankina J., Kascheev S., Vasilyev O., Parfenov V., Grishkanich A. Laser anti-corrosion treatment of metal surfaces // High-Power Laser Materials Processing: Applications, Diagnostics, and Systems VI. 2017. Pp. 97-103. DOI: 10.1117/12.2249953
  6. Каплунов И.А., Рогалин В.Е., Филин С.А. Исследование возможности лазерно-химической очистки металлических поверхностей // Цветные металлы. 2014. № 7 (859). С. 72-75.
  7. Ульман К. Диодные лазеры высокой мощности для промышленной обработки материалов // Фотоника. 2016. № 3. С. 58-63.
  8. Семенов А.А., Маляренко А.А., Порываев И.А., Сафиуллин М.Н. Напряженно-деформированное состояние высокопрочных болтов фланцевых соединений в укрупнительных стыках стропильных ферм // Инженерно-строительный журнал. 2014. № 5 (49). С. 54-62. DOI: 10.5862/MCE.49.6
  9. Бондарев А.Б., Югов А.М. Методика расчета точности большепролетных шарнирно-стержневых металлических покрытий // Инженерно-строительный журнал. 2016. № 1 (61). С. 60-73. DOI: 10.5862/MCE.61.6
  10. Бирюков А.С., Деменко О.Г., Михаленко Н.А. Влияние жесткости соединительной связи на передачу продольной ударной нагрузки через болтовое соединение тел // Вестник НПО им. С.А. Лавочкина. 2017. № 1 (35). С. 53-63.
  11. Солодов Н.В. Прочность и деформативность при смятии в болтовом соединении // Вестник Белгородского технологического университета им. В.Г. Шухова. 2017. № 1 (2). С. 82-87. DOI: 10.12737/23889
  12. Балеев Б.Ф. Расчет группового болтового соединения // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2017. № 2. С. 88-93.
  13. Lipińska M., Ura-bińczyk E., Olejnik l., Rosochowski A., Lewandowska M. Microstructure and corrosion behavior of the friction stir welded joints made from ultrafine grained aluminum // Advanced Engineering Materials. 2017. Vol. 19. Issue 7. P. 1600807. DOI: 10.1002/adem.201600807
  14. Eliseev A.A., Fortuna S.V., Kalashnikova T.A., Chumaevskii A.V., Kolubaev E.A. Structural phase evolution in ultrasonic-assisted friction stir welded 2195 aluminum alloy joints // Russian physics journal. 2017. Vol. 60. Issue 6. Pp. 1022-1026. DOI: 10.1007/s11182-017-1172-x
  15. Reshetnikova E.S., Usatiy D.U., Usataya T.V. Bolts Manufacturing technology // Solid state phenomena. 2017. Vol. 265. Pp. 79-85. DOI: 10.4028/www.scientific.net/SSP.265.79
  16. Baiburin A.K., Semenov K.O. Contribution of clearance holes to semi-rigid effects of bolted joints // IOP conference series: materials science and engineering. 2017. Vol. 262. P. 012073. DOI: 10.1088/1757-899X/262/1/012073
  17. Filippov A.A., Pachurin G.V., Naumov V.I., Kuz’min N.A. Low-cost treatment of rolled products used to make long high-strength bolts // Metallurgist. 2016. Vol. 59. Issue 9-10. Pp. 810-817. DOI: 10.1007/s11015-016-0177-y
  18. Hsia S.Y., Chou Y.T., Chao J.C. A study of high-strength bolts after dephosphoring // Advances in Mechanical Engineering. 2016. Vol. 8. Issue 3. P. 168781401663731. DOI: 10.1177/1687814016637317
  19. Hui W., Zhang Y., Zhao X., Shao C., Wang K., Sun W. et al. Influence of cold deformation and annealing on hydrogen embrittlement of cold hardening bainitic steel for high strength bolts // Materials Science and Engineering: A. 2016. Vol. 662. Pp. 528-536. DOI: 10.1016/j.msea.2016.03.104
  20. Santos T.F.A., Torres E.A., Lippold J.C., Ramirez A.J. Detailed microstructural characterization and restoration mechanisms of duplex and superduplex stainless steel friction-stir-welded joints // Journal of Materials Engineering and Performance. 2016. Vol. 25. Issue 12. Pp. 5173-5188. DOI: 10.1007/s11665-016-2357-0
  21. Пегасина А.В., Шепелев А.Е. Экспериментальное исследование эффективности обработки конструкционной стали 20 импульсным излучением волоконного лазера // ХХII Туполевские чтения (школа молодых ученых) : Междунар. мол. науч. конф. 2017. С. 548-553.
  22. Yatsko D.S., Polonik M.V., Dudko O.V. Optimization of the fiber laser parameters for local high-temperature impact on metal // Asia-pacific conference on fundamental problems of opto- and microelectronics. 2016. DOI: 10.1117/12.2268241
  23. Ruzankina J.S., Vasiliev O.S. Study on possibility for the improvement of corrosion resistance of metals using laser-formed oxide surface structure // Journal of Physics: Conference Series. 2016. Vol. 735. P. 012050. DOI: 10.1088/1742-6596/735/1/012050
  24. Gurin A.M., Kovalev O.B., Smirnova E.M. Termocapillary and thermoconcentration instability of a melt during laser treatment of metal surface // XIX International conference on the methods of aerophysical research. 2018. Pp. 111-116.
  25. Волков М., Кишалов А., Орлов Н., Серебряков В., Смирнов В., Филатов А. Лазерная очистка и лазерный наклеп - технологии улучшения свойств поверхности // Фотоника. 2014. № 3 (45). С. 34-44.
  26. Сиано С., Парфенов В.А. Физико-технологические аспекты лазерной очистки позолоченной меди и бронзы // Материалы семинара проблемы реставрации и обеспечения сохранности памятников культуры и истории. 2011. № 2009-2010. С. 19-33.
СКАЧАТЬ (RUS)