CC BY
9
Украшський державний лiсотехнiчний унiверситет
Результати отримаш на основ} розв'язування ршнянь (4), (7-11) 1 пакету прикладних програм АКАЫБУБ. Отримаж результати дослщжень дають змогу бальш рацюнально пшбрати геометричш та жорстюсш параметри рамноУ конс-трукци причшних штангових обпрнскувач!в при проектуванш.
Л|тература
1. Тимошенко С.П., Гудьср Дж. Теория упругости. - М: Наука. 1979. - 560 с.
2. Гашук II., Шкокнч I., Дшегв 1>. Застосувания дискретно-континуальних дискретних схем для визначення в1бронапружень у мехашчних конструкшях//Труды Одесского политехнического университета. - 1999, выи. 2(8). - С. 34-41.
УДК 669.715: 536.485 А. Т. Шчугт' к.т.н., З.О. CipuK2 к.т.п., О.Г. Лук'яненко'
к.т.н., I.I1. Лаушник2, к.ф-м.н.
вплив низьких температур на м1цн1сн1 властиbocti та
втомну довговшнють Алюм1шево-лтевих сплавш
Дослцшено вплив низьких температур (293 К, 143 К, 77 К) на мщшсш якосп та втомну довговшшсть сплав!в 1201 (А1 - 6,2Си - 0,ЗМп), 1440 (AI - l,6Cu - 0,9Mg - 2,3Li), 1451 (Al-2,9Cu-l,4Li), 1460 (Al - 3,0Cu - 2,2Li) теля термообробки (загартування та старшня). Встановлено, що для ycix алюмнпево-лтевих сплавав характерно зростання mi-miocri i вшгосного видовження 3i зниженням температури дослщження при одночасному зростанш BTOMHOi довговтюсп сплав1в. Зпдно до отриманих результат!r найбшьш оггти-малышм комплексом мехашчних властивостей у д1алазош температур 143...77 К с сплав 1460, що дозволяс рекомендувати його для виготовлення вироб1в, KOTpi працюють при крюгенних температурах.
А. Т. Pichuhin, Z. О. Siryk, А. С. Luk'yanenko, I. P. Lausznyk
Influence of low temperatures on aluminum-lithium alloys' strength properties
and fatigue life
The influence of low temperatures (293 K, 143 K, 77 K) on strength properties and low-cycle fatigue of alloys 1201 (Al -6,2Cu - 0,3Mn), 1440 (Al - l,6Cu- 0,9Mg-2,3Li), 1451 (Al - 2,9Cu - l,4Li), 1460 (Al - 3,0Cu - 2,2Li) after a temper and aging was explored. Is established, for all aluminum-lithium alloys the characteristic of strength and percent elongation with fall of tests' temperature is increasing. At the same time the low-cycle fatigue of alloys is increasing too. According to obtained results optimal by a complex of mechanical characteristics in temperature range 77...143 К has alloy 1460. That allows to recommend alloy 1460 for manufacture of articles, which are used at the cryogenic temperatures.
Усшхи, як! досягнут! в останню чверть стор1ччя в области дослщження та освоения космосу, в атомнш енергетищ, буд1вництв! пгантських наземних резер-Byapie для збер^ання скраплених газ1в та контейнер1в для ix транспортування, у ряд1 ¡нших областей техшки нерозривно пов'язаш з проблемами правильного вибору та використання конструкцшних матер1ашв за низьких температур |1-3].
Робота вироб!в в умовах крюгенних температур потребус вибору MaTepia-лш, яким притаманш висока мщшеть, запас пластичности onip yTOMi при значних переохолодженнях. 3 шеУ точки зору алюмМев! сплави мають значж перспективи для використання за низьких температур в ав1акосм!чнш та ракетшй техшщ, а та-
1 Ф1зико-мехажчний ¡нстмтут Iм Г.В. Карпенка HAH Украши, Львiп
2 Льв|вс1.кий факультет Державного дщпропстровського техшчного утвсрситету зал!зничного транспорту, Льв|в 128 36ipilliK мну кино- т с\н i ч м || \ праць
Науковий вниик, 2001, вип. 11.4
кож у конструкщях наземних резервуар1в для збер1гання та транспортування скраплених газт, що пояснюсться стввщношенням мщност1 та пластичности цих матер1агпв ¡з мннмапьно можливою масою.
Найбшыш перспективи для застосування у цих галузях мають високомшш алюмЫево-лтев1 сплави - новий клас алюмЫевих сплавш ¡з пщвищеною пито-мою мщшстю. На даний час розроблеш промислов1 сплави з лгпем трьох систем: А1 - - Mg; А1 - и - Си - Г^ та А1 - Ы - Си. Цим сплавам притаманна понижена густина 2,52 §/тт2та пщвищений модуль пружносп 80 ООО МРа |4, 5].
До сплавт належать сплави 1420 декшькох модиф1кацш та
сплави 1421, 1423 ¡з сканд1ем. Ус1 сплави системи А1 - 1л - мають питому ма-су на 10...12 % нижчу, тж сплав Д16 (2024), вщмшну корозжну тривмсть, добру зварювашсть, середню мщшсть, малу швидмсть розвитку втомноУ трщини, висо-кий отр мапоцикловим навантаженням. П1сля певноУ термопластично! обробки вони волод1ють надпластичтстю.
До системи А1 - 1л - Си - належать сплави 1430 та 1441. Найбитьшого застосування знайшов сплав 1441; з уЫх алюмЫево-лтевих сплав1в вш володк найкращою технолопчшстю, в1дмжно катаеться методом гарячоУ та холодноУ ру-лонноУ прокатки товщиною до 0,5...0,6 мм. До системи А1-1л-Си належать сплави 1450 та 1460 (густина 2,63 £/тт2, модуль пружносп 97 000 МРа).
3 метою визначення перспективи використання А1 - 1л сплав1в для конс-трукцш, як1 працюють за понижених температур, дослщжувапи вплив низьких температур (293, 143, 77 К) на мщшсш властивосп та втомну довгов1чшсть спла-в!в 1201 (А1 - 6,2 Си - 0,3 Мп), 1440 (А1 - 1,6 Си - 0,9 Г^ - 2,3 Ы), 1451 (А1 -2,9 Си - 1,4 Ы -), 1460 (А1 - 3,0 Си - 2,2 У) теля змщнювальноУ термообробки (гартування та старшня). Сплав 1201 системи А1 - Си - Мп був обраний для порь вняння як такий, що використовуеться для вироб1в кршгенноУ техшки. Мщшсть сплав1в визначапи за умов одновюного розтягу з1 швидюстю 0,08 тт/в, а втомну довгчшчшеть - методом мапоциклового (V = 0,5 Нг) чистого згину ¡з заданою ам-шнтудою деформащУ. Дослщи за температури 143 К проводили з охолодженням зразк1в у випарах рщкого азоту, а за температури 77 К - шляхом занурення захва-тт ¡з зразками у рщкий азот. Режими терм1чноУ обробки сплав1в:
• сплав 1201 - гартування у вод1 808 К, 20 хвилин + старшня 463 К, 28 годин;
• сплав 1440- гартування у вод1 803 К, 10 хвилин + старшня 443 К, 10 годин;
• сплав 1451 - гартування у вод1 793 К, 20 хвилин + старшня 398 К, 6 годин + 433 К,
20 годин;
• сплав 1460 - гартування у вод1 783 К, 20 хвилин + старшня 433 К, 28 годин.
На рис. 1 наведена структура алюмЫевих сплав1в шеля термообробки. Структура сплаву 1201 складаеться в основному з твердого розчину а - мщ в алюмш1У та надпишковоУ фази СиА12. Структура алюмЫево-лтевих сплавт шеля терм!чноУ обробки становила твердий розчин легувальних елемент1в в апюмшп з видшенням сферичних змщнювальних фаз. У процеа старшня видшяються частники фази структури 1л2 на основ1 (А1зУ) - б'-фаза та (А132г) - Р'-фаза. Окр1м того спостер1гаеться видшення метастабкльних фаз типу 9' (А12Си) |2, 6].
Мщшсш властивост1, вщносне видовження та втомна довговшшеть доаги-джуваних сплавт за низьких температур наведет у табл. 1, а Ух граф1чна ¡нтер-преташя - на рис. 2.
Технология та усгаткування деревообробннх пщпрнсмств 129
Украшський державний лшотехшчний унiвeрситeт
Науковий внпик. 2001, вип. 11.4
ратур, збер1гають гшастишнсть аж до температури 4 К за умов достатньоУ пласти-•ihoctí за кшнатно! температури |3|. Вщповщжсть м1ж кристагичною структурою та схильжстю до низькотемпературного окрихлення - не випадков1сть. Дислока-цшна теорЫ дае цьому явищу таке пояснения. У гранецентрованих металах ¡з до-статжм числом площин ковзання, як1 Д1ють таким чином, що атоми включень не е гальмом для руху дислокацж, низькотемпературного окрихлення не вщбувасться.
Б1льш значне пщвищення пластичносп (на 50...95 %) апюмжш-лтевих conaeiB з понижениям температури випробування з 293 К до 77 К пор1вняно ¡з сплавом 1201 (на 35 %) пов'язано 3Í впливом лсгування лтем на умови деформу-вання металу.
880 т ------24
---1 120 -----1 ■ 170 220 270
Т, К
—♦—СТв1201 -в-<Т>1440 -*-CTi1451 —w— СТ.1460
—'>- 61201 —О— 6 1440 -Гт- 81451 —х- 81460
Рис. 2. Температурна залежтсть мехашчних властивостей (ииом 'шквих оплате
Енерпя взаемодн мЬк лтем та мцадю значно перевищуе енерг1ю взаемоди м1ж апюмЫем та м1ддю. Тому у процеЫ старшня алюм1жево-лтевих сплав1в ви-дкпення метастабкпьних фаз типу 0' (А12Си) мають значно меншу товщину пор1в-няно з аналопчними видшеннями у сплавах системи А1 - Си, що зумовлено утво-ренням навколо пластин 0'-фази оболонок з 5'-фази (А131л) - "сфскт змочування" - який перешкоджае росту видиень О'-фази у товщину. Частинки фази структури [л2- б', Р', композитш частинки 078' сприяють р1вном1рному розподшу деформа-цшних напружень, а вщтак, 1 однородному розвитку деформацп, що супроводжу-еться розблокуванням стикш зерна та залжовуванням дефекте у зонах зсуву. У результат! матер1ал пластифжуеться [6|.
Одночасно ¡з зростанням мщносп та пластичносп зниження температури випробування веде до збшьшення втомноТ довгов1чносп сплав1в (див. табл. 2).
За високо!' амшйтуди деформацп (2,2 %) змжа втомно1 довгов!чносгп з понижениям температури ¡спит1в корелюе з температурною залежшстю мщшсних властивостей сшишв, а за середньоТ амшйтуди деформацп (1,5 %) спостер1гаеться збшьшення млькосгп циюпв до руйнування сплав1в при малоцикловому чистому згиж з4 зниженням температури у всьому дослщжуваному д1апазож (293...77 К), тобто можна стверджувати про кореляшю температурних залежностей втомноТ довгов1чност! та пластичности сплав1в. Найбшьш сутгево (на 500 %) за температури 77 К та деформацп 1,5 % (максимальна амплпуда деформацп, яку допускають за умов короткочасного навантаження реальних конструкцш) зростае втомна дов-гов1чжсть сплаву 1460, при цьому й и абсолютж значения найбтыш.
Технолопя та устаткування деревообробних пцшрнсмств
131
Украшський державний лiсотехнiчний унiверситет
Табл. 2. Малоциклова довговЫшсть шномйисвих cwiaeie залежно eid температуры
випробувань
Сплав Температура випробувань, К Кшьюсть циклт до руйнування (/V) за амплггуди деформа1П1 еа, %
2,2 1,5
1201 77 840 ± 60 1790 ±290
143 400 ± 30. 1630 ±330
293 430 ± 15 960 ±70
1440 77 360± 10 990 ± 80
143 200 ±30 960± 150
293 100±30 380 ± 10
1451 77 930± 110 1820 ±120
143 450 ±20 1390± 70
293 460± 110 1110 ±60
1460 77 255 ±30 2430 ± 500
143 150 ± 50 810 ±90
293 200 ±30 490 ± 70
Зпдно отриманих результате найбшьш оптимальним комплексом мщшс-них, втомних властивостей та пластичности у д1апазош температур 143...77 К во-лод!е сплав 1460, що дозволяе рекомендувати його для виготовлення виробзв, що працюють за умов крюгенних температур.
ЛИтература
1. Алюминиевые сплавы при низких температурах/ Пер. с англ. под ред. И.Н.Фридлян-дера. - М: Металлургия, 1967. - 292 с.
2. Кшмкии С.Т. Металловедение алюминиевых сплавов. -М: Наука, 1985.-238 с.
3. Механические свойства конструкционных материалов при низких температурах/ Пер. с англ. под ред. И.Н. Фридляндера. - М: Металлургия, 1983. - 429 с.
4. Фридляндер И.II. Конструкционные алюминиево-литиевые сгшавы// Металловед, и терм, обраб. - 1990. - №4. - С. 2-8.
5. Фридляндер И.Н. Алюминиевые сплавы для авиакосмической техники. Сучасне мате-р1алознавспгво XXI стор1ччя. - К.: Наук, думка, 1998. - С. 297-306.
6. Алюминий-литиевые сплавы. Структура и свойства/ И. Н. Фридляндер, К. В. Чуистов, А. Л. Березина, Н. Н. Колобнев. - К: Наук, думка, 1992. - 192 с.
УДК 674.047 Ac/tip. А.В. Полоз, LA. Сокоповський - УкрДЛТУ
AHAJ1I3 ЕФЕКТИВНОСТ1 Р13НИХ ВИД1В КОНВЕКТИВНОГО СПОСОБУ СУШ1ННЯ ПИЛОМАТЕР1АЛ1В
Дана характеристика р1зних видш конвективного способу сушшня пиломатер1ал1в. Запропоновано критери ефективносп проведения процесу сушшня i дано математичний огшс основним критер1ям.
А. V. Poloz, LA. Sokolovsky - USUFWT
Effectiveness of different methods of sawn timbers drying analyses
Given description of different appearances convective of saw timbers drying method. Offered the drying process taking effectiveness enterions and given mathematical description to basic enterions.
Конвективний cnoci6 сушшня деревини подшяють на два основш види: конвективно-атмосферний та конвективно-тепловий. Конвективно-атмосферне су-
132 JGipiiiiK ||аукаво-техн1мн||\ ираць
