Naprężenia w ustroju nośnym koparek wielonaczyniowych i zwałowarek taśmowych mają postać cykli o różnym stopniu asymetrii. Asymetrię tę należy uwzględnić w obliczeniach wytrzymałości ustroju. W publikacji określono wartości współczynnika wrażliwości stali 18G2A (S 355N)na asymetrię cykli, przyjęte dla monitoringu trwałości zmęczeniowej ustroju nośnego wielonaczyniowych koparek kołowych.
EN
Stresses in load-carrying structure of bucket wheel excavators and belt stacking machines have got a form of cycles with different degree of asymmetry. The asymmetry should be taken into consideration during calculations of structure resistance. Value of sensitivity coefficient of 18G2A (S 355N) steel to cycles asymmetry, accepted for monitoring of fatigue life of bucket wheel load-carrying structure, have been defined discussed in the paper.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Maszyny podstawowe górnictwa odkrywkowego stwarzają oprócz wielu problemów eksploatacyjnych i konstrukcyjnych wyzwanie pod wzglądem doboru materiałów. Dotyczy to obecnie w szczególności tych zespołów ich konstrukcji, które są narażone na intensywne ścieranie w warunkach obciążeń dynamicznych. W pracy przedstawiono wyniki badań płyt wykładzinowych zsuwni stałej koła czerpakowego koparki. Dotyczą one stali 35SG, żeliwa wysokochromowego oraz napawanej stali 18G2A. Na tle wyników wcześniejszych badań określono makroskopowe cechy ich zużywania, mikrostruktury i twardości. Wykazano, ze stosowanie stali 35SG i żeliwa nie znajduje obecnie uzasadnienia. Aktualnie najwyższą trwałość uzyskują napawane płyty ze stali 18G2A. Przedstawiono także cząstkowe wyniki badań płyt wykonanych ze stali Hardox 400 i Hardox 500, które mogą stanowić alternatywę w stosunku do dotychczasowych rozwiązań. Ich powierzchnie zużywają się równomiernie, nie wykazują tendencji do pękania a lokalnym uszkodzeniom ulegają w pobliżu krawędzi po czasie eksploatacji przekraczającym 500 godzin. Stwarza to możliwości wydłużenia czasu pracy zsuwni, uproszczenia technologii montażu i demontażu płyt oraz precyzyjnego planowania remontów tego zespołu konstrukcyjnego koparki.
EN
The primary surface mine machines are causing, besides many operating and constructional problems, challenge in respect of material selection. At present, it is concerning in particular these structural assemblies, which are exposed to abrasive wear in the dynamic load conditions. In this paper, results of lining plate of the fixed chute assembly of the excavator scoop tests have been presented. They are concerning 35SG steel, high-chromic cast iron and padding padded 18G2A steel. Against a background of previous experimental results, macroscopic features of their wear, microstructure and hardness have been determinated. It has been shown, that at present, usage of the 35SG steel and cast iron is not finding application. Currently, padded plates of 18G2A steel have the highest durability. Also the partial experimental results of plates made of Hardox 400 and Hardox 500 have been presented. They could be an alternative in relation to previous solutions. Their surfaces are uniformly wearing. They do not have tendency to cracking and they are local defecting in the vicinity of edge after 500 hours of work. It is creating a possibility of extension of the chute service life, simplification of the plates assembling and disassembling technology and precise planning of repair of this structural assembly.
W artykule przedstawiono wyniki badań własności mechanicznych i struktury doczołowych złączy spawanych ze stali 18G2A wykonanych metodą MAG. Badaniom poddano doczołowe złącza spawane o grubości 6 i 20 mm. Określono własności wytrzymałościowe oraz wskaźniki odporności na pękanie dla materiału rodzimego, spoiny oraz strefy wpływu ciepła.
EN
The paper presents results of research of the strength butt-welded joints of 18G2A steel. For the MAG methods the welded joints were made from the 6 mm and 20mm plates. The mechanical properties and fracture toughness was examined using specimens made from suitable zones of the welded joints.
Ostatnio Międzynarodowy Instytut Spawalnictwa (MIS) zaproponował wytyczne projektowania konstrukcji spawanych w celu zmniejszenia ryzyka ich przedwczesnego zniszczenia zmęczeniowego. Jedną z proponowanych w omawianym dokumencie metod zastosowano w zmodyfikowanej formie do przewidywania trwałej wytrzymałości zmęczeniowej złączy doczołowych ze stali 18G2A. Proponowane podejście zostało zweryfikowane przez porównanie z wynikami badań zmęczeniowych próbek spawanych.
EN
The International Institute of Welding (IIW) has recently proposed recommendations for fatigue design of welded joints and components to improve their fatigue resistance. In this paper, a modification of one of the analytical approaches according to MIS is applied in a modified form to predict the fatigue limit of butt welded joints in 18G2A steel. The computed results are verified through comparisons with the experimental data obtained from the fatigue test on welded specimens.
W pracy przedstawiono wyniki badań zmęczeniowych próbek ze stali 18G2A poddanych zginaniu w warunkach blokowych obciążeń zmęczeniowych o zmiennych amplitudach z udziałem wartości średniej naprężenia. Badania obejmowały blok naprężeń ze stopniowo wzrastającymi wartościami naprężenia średniego i jednocześnie zmniejszającymi się amplitudami naprężenia oraz blok naprężeń ze stopniowo zmniejszającymi się wartościami naprężenia średniego i jednocześnie wzrastającymi amplitudami naprężenia. Wyniki analiz wskazują, że kierunek wzrostu obciążenia średniego ma mniejszy wpływ na trwałość dla wyższych wartości trwałości zmęczeniowej próbek.
EN
The paper presents the fatigue test results for specimens made of 18G2A steel under bending block loading with variable amplitude and with participation of the mean stress value. The tests included block of loading with increasing value of mean stress and decreasing value of stress amplitude and block of loading with decreasing value of mean stress and increasing value of stress amplitude. From analysis it appears that influence of mean stress growth direction is lower for greater fatigue life of specimens.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Z przebiegów momentów zginających Mg(t) i skręcających Ms(t), jakim poddano elementy o przekroju kołowym, wykonane ze stali 18G2A, wyznaczono z uwzględnieniem odkształceń plastycznych przebiegi naprężeń. Historie naprężeń posłużyły do obliczenia trwałości zmęczeniowej na podstawie różnych kryteriów i doboru najbardziej efektywnego dla stali 18G2A.
EN
Elements with round cross-section made of 18G2A steel were subjected to cyclic bending and torsion. Histories of torsional Ms(t) and bending Mg(t) moments were used to calculate stresses taking into account plastic strains. Calculated histories of stresses were employed to compute fatigue life using different fatigue failure criteria and to select the most appropriate for 18G2A steel.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono wyniki obliczeń wytrzymałości zmęczeniowej złączy doczołowych ze stali 18G2A z wykorzystaniem zależności Basquina-Marrowa oraz ich weryfikację za pomocą badań eksperymentalnych. Połączenia wykonano trzema metodami spawania: ręcznego elektrodami otulonymi (MMA), zautomatyzowanego w osłonie gazów aktywnych (MAG) i wysokowydajnego w osłonie gazów aktywnych (T.I.M.E.). Głównym celem badań było określenie wpływu technologii spawania ww. metodami na wytrzymałość zmęczeniową połączeń oraz zbadanie, czy zastosowany model matematyczny prawidłowo przewiduje ten wpływ.
EN
A methodology of estimating the fatigue limit of butt joints in 18G2A steel using the Basquin-Morrow equation is presented and the prediction approach is validated through comparisons with the fatigue test results. Three welding processes, namely the manual welding with covered electrodes (MMA), active gas shielded automatic welding (MAG) and the highly efficient welding in active gas shielding (T.I.M.E) have been considered. The main goal of the research was to investigate the effect of the welding process on the fatigue limit of the welds and to check the capability of the theoretical model applied to predict the fatigue limit for the specific process of welding.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
A methodology of estimating the fatigue limit of butt joints in 18G2A steel using the Basquin-Morrow equation is presented and the prediction approach is validated through comparisons with the fatigue test results. Three welding processes, namely the manual welding with covered electrodes (manual metal arc welding further referred to as MMA welding), the automated welding in an active gas shielding (metal active gas welding further referred to as MAC welding) and the highly efficient welding in an active gas shielding (transferred ionised molten energy further referred to as T.I.M.E.) have been considered. The main goal of the research was to investigate the effect of the welding process on fatigue limit of the welds and to check the capability of the theoretical model applied to predict the fatigue limit for the specific process of welding.
PL
Przedstawiono wyniki obliczeń wytrzymałości zmęczeniowej złączy doczołowych ze stali 18C2A z wykorzystaniem zależności Basquina-Morrowa oraz ich weryfikację w badaniach eksperymentalnych. Połączenia wykonano trzema metodami spawania: ręcznego elektrodami otulonymi (MMA), zautomatyzowanego w osłonie gazów aktywnych (MAG) i wysoko wydajnego w osłonie gazów aktywnych (T)ME). Określono wpływ technologii spawania na wytrzymałość zmęczeniową badanych połączeń. Ustalono poprawność przyjętych modeli teoretycznych w prognozowaniu wytrzymałości zmęczeniowej połączeń spawanych.
W pracy przedstawiono wyniki badań nad zależnością wymiaru fraktalnego powierzchni przełomu od promienia dna karbu oraz od wybranych parametrów obciążenia stali 18G2A. Badania polegały na rozrywaniu materiału zarówno w warunkach obciążeń statycznych, jak i cyklicznych. Sprawdzono korelację wymiaru fraktalnego powierzchni przełomu z takimi parametrami, jak prędkość rozrywania statycznego, prędkość wzrostu szczeliny zmęczeniowej oraz promień dna karbu mechanicznego. Stwierdzono, że wymiar fraktalny powierzchni przełomu badanego materiału nie zależy od promienia dna karbu oraz od prędkości rozrywania statycznego, jak i predkości wzrostu szczeliny zmęczeniowej, jakkolwiek poniżej predkości 10-7 m/cykl wartość wymiaru fraktalnego jest odwrotnie proporcjonalna do prędkości da/dN.
EN
The paper presents the influence of chosen parameters of load onto fractel characteristic of fractured surface. Special attension has been devoted to effect of static fracture, velocity onto fractal dimension of fracture. Results show no effect of loading velocity onto fractal dimension. There is no effect of fatique crack growth speed for da/dN above 10-7 m/cicle but for da/dN less than 10-7 m/cicle fractal dimension depends on crack growth speed.
Obliczenie trwałości zmęczeniowej materiałów w warunkach wieloosiowych obciążeń losowych wymaga między innymi stosowania kryteriów, które bazują na położeniu płaszczyzny krytycznej. Położenie to wygodnie jest określać względem kierunków osi naprężeń głównych. W pracy oczekiwane kierunki osi naprężeń głównych podczas proporcjonalnych i nieproporcjonalnych obciążeń zostały wyznaczone poprzez uśrednienie chwilowych wartości kątów Eulera przy użyciu funkcji wagowych zbudowanych na podstawie parametrów energetycznych. Przedstawione postacie funkcji wagowych, zostały zweryfikowane na podstawie własnych danych eksperymentalnych uzyskanych dla stali 18G2A. Wykazano, że kierunek płaszczyzny złomu zmęczeniowego przy wieloosiowych obciążeniach może być efektywnie wyznaczony na podsta-wie uśrednionego kierunku maksymalnego naprężenia głównego z użyciem właściwie dobranej funkcji wagowej.
EN
Calculation of the material fatigue life under multiaxial random loading needs, among others, application of the criteria based on the position of critical planes. It is convenient to determine that positions of the principal stress or strain axis directions. In the paper the expected directions of the principal stress under proportional and non-proportional loading have been determined by averag-ing the instantaneous values of the Euler angles with use of weight functions based on the energy parameters. The presented forms of weight functions were verified in our tests of 18G2A steel. It has been shown that the fatigue fracture plane direction under multiaxial loading can be efficiently determined on the basis of an averaged direction of the maximum principal stress including a suitable weight function.
W pracy zastosowano nielokalny parametr do wyznaczania trwałości zmęczeniowej elementów konstrukcyjnych przy wieloosiowych obciążeniach. Zaprezentowano eksperymentalne wyniki badań trwałości zmęczeniowej stali I8G2A przy obciążeniach cyklicznych i losowych, które posłużyły do weryfikacji proponowanego algorytmu wyznaczania trwałości zmęczeniowej metodą nielokalną.
EN
In the paper a non-locai parameter to calculate fatigue life of structure elements under muitiaxial loading was used. The experimental results of fatigue life of 18G2A steel subjected to cyclic and random nonproportional loading were presented and used to verify the proposed algorithm of fatigue life calculation based on non-local method.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono wyniki badań stali 18G2A, z której wykonano wysięgnik koła czerpakowego koparki SRs1200. Wysięgnik ten po okresie 31 lat eksploatacji maszyny uległ deformacji, co spowodowało decyzję o jego wymianie.Na podstawie wyników badań metalograficznych i wytrzymałościowych wykazano, że przyczyną uszkodzenia nie były zmiany degradacyjne materiału konstrukcyjnego. Nie stwierdzono bowiem zmian strukturalnych, mikropęknięć czy niekorzystnych zmian wskaźników wytrzymałościowych. Normalizowanie stali w stanie poeksploatacyjnym nie spowodowała znaczących zmian struktur, wywołując jednak zmiany wytrzymałościowe.Analiza porównawcza stali 18G2 i 18G2A wskazuje na lepszy zespół cech tego drugiego materiału. Dotyczy to wszczególności udarności w obniżonych temperaturach oraz stosunku Re/Rm.
EN
In this work are presented the results of investigations and tests on steel 18G2A of which the jib of dipper's wheel of excavator SRs 1200 was made. This jib deformated after 31 years period of exploitation. It caused the decision-making about the exchange of the jib. This work aimed at establishing of the damage could be caused by the material reasons. Another purpose was making the comparative analysis of that steel with the steel grade 18G2 exploited in period from 20 to 55 years. By the methods of lighting and scanning microscopy, measurements of hardness and impact tests (in temperatures +20C and -20C) and tests of endurance onto expansion the investigations were made. Whole cycle of investigations concerned the material after exploitation and after normalizing annealing. During the microscopic observations of tested steel there weren't found any structural changes, which might be caused by degradation. There were met standards requirements concerned the relate requirements of stamina's coefficients. The normalizing process did not evoke changes of structure identified by applied methods of tests however it caused the increase fo mean values of: Rmabout 3%, Re about 2%, KCVP(+20C) about 36%, KCVP(-20C) about 16%, KCVW(+20C) about 3% and KCVW(-20C) about 90%. In both states - after exploitation and after normalizing profitable relations Re/Rm were obtained - suitably 0,625 and 0,621.Comparative analysis with steel 18G2 shows the supremacy of steel 18G2A. after 25 years of exploitation in this first grade of steel the occurrence of microfractures connected with the presence of nonmetallic interpolations and worse reports of stamina's coefficients were observed.
W pracy przedstawiono wyniki badań doświadczalnych rozwoju pęknięć zmęczeniowych przy rozciąganiu i zginaniu próbek ze stali 18G2A dla różnych wartości obciążenia średniego. Do badań na rozciąganie użyto próbek płaskich ze środkowym, symetrycznym koncentratorem naprężenia w postaci otworu z bocznymi karbami, a przy zginaniu badano próbki płaskie z koncentratorem naprężeń w postaci zewnętrznego jednostronnego karbu ostrego. Badania prowadzono przy współczynniku asymetrii cyklu R = - 1; -0,5; 0. Wyniki badań doświadczalnych opisano nieliniowym związkiem zawierającym zakres całki J. Przeprowadzone badania doświadczalne wykazały, że wzrost wartości średniej powodował wzrost prędkości pękania zmęczeniowego zarówno dla rozciągania i zginania. Prędkości pękania zmęczeniowego były większe przy rozciąganiu niż przy zginaniu za wyjątkiem obciążenia wahadłowego, gdzie prędkości pękania były porównywalne.
EN
The paper contains the results of tests on fatigue crack growth under tension and bending of specimens made of 18G2A steel, for different mean loading value. For tests under tension plane specimens with central, symmetric stress concentrator in the from of slot were used, while for bending plane specimens with external unilateral V-notch as stress concentrator were tested. The tests were done under the constant stress ratio, which accounted for R = -1; -0,5; 0. The results of the experimental tests have been described by a nonlinear formula based on J-integral range. The tests have shown that the increase of the mean value caused the increase in the rate of fatigue crack growth for tension and bending. Fatigue crack rate was bigger under tension than under bending except for oscillatory loading, where the crack rates were comparable.
Praca zawiera doświadczalną weryfikacje parametru energetycznego zastosowanego do opisu zachowania się materiału poddanego cyklicznym obciążeniom zginającym i skręcającym. Parameter uwzględnia wpływ wartości średniej naprężenia na zmęczeniowe zachowanie się materiału na asymetrię cyklu wraz z liczbą cykli do zniszcenia. Badania eksperymentalne obejmowały próbki ze stali 18G2A poddane cyklicznemu zginaniu i skręcaniu przy współczynniku asymetrii cyklu R= -1; 0,5 i 0. Uyskano dobrą zgodność wyników obliczeń z wynikami badań eksperymentalnych.
EN
The paper contains the experimental verification of the energetic parameter which has been used to describe behaviour of the material subjected to cyclic bending and torsion. The parameter includes influence of the mean stress value on the material fatigue by using the function of changes of the coefficient of the material sensitivity to the mean stress taking into account the number of cycles to failure N. The fatigue tests were done for specimens made of 18G2A steel subjected to cyclic bending and torsion with stress ratio R=-1; -0,5 and 0. A good agreement between the calculation results and the experimental results was obtained.
W pracy przedstawiono nieliniowy model do opisu rozwoju prędkości pęknięć zmęczeniowych z uwzględnieniem zakresu całki ΔJ. Model weryfikowano eksperymentalnie przy wahadłowym zginaniu w próbkach jednostronnie utwierdzonych wykonanych ze stali 10HNAP i 18G2A. Do badań użyto próbek płaskich z koncentratorem naprężeń w postaci jednostronnego karbu. Badania wykazały, że karb w próbce ma istotny wpływ na prędkość rozwoju szczeliny zmęczeniowej oraz na wartość przenoszonego obciążenia. Im ostrzejszy był karb w próbce badanej, tym prędkość pękania zwiększała się wraz ze wzrostem obciążenia. Przedstawiony w pracy model może być zastosowany do opisu prędkości rozwoju szczeliny zmęczeniowej. Wykazano, że na prędkość pękania zmęczeniowego ma również wpływ rodzaj zastosowanego materiału.
EN
The paper presents a nonlinear model of fatigue crack growth rate description taking into account the ΔJ-integral range. The model was verified experimentally under pendular bending in unilaterally restrained specimens mode of the 10HNAP and 18G2A steel. For the purpose of the research plane specimens were used with concentration of stress in the form of unilateral notch. The investigations showed that notch in the specimen has a substantial influence on the rate of development of fatigue slit as well as on the value of the exerted loading. The sharper the notch in the investigated specimen the bigger the crack rate accompanied by the increased loading. The presented in the paper model gives quite agood description of fatigue crack development rate. It has been proved that the fatigue crack rate is influenced by the kind of the material in use.
W pracy przedstawiono algorytm obliczania trwałości zmęczeniowej próbek ze stali 18G2A, poddanych cyklicznemu zginaniu, skręcaniu oraz kombinacji zginania ze skręcaniem z udziałem wartości średnich naprężenia.
EN
The authors present an algorithm for calculation of fatigue life of specimens of 18G2A steel, subjected to cyclic bending, torsion and combined bending with torsion including the stress mean values.
W artykule przedstawiono problematykę rozwoju pęknięć zmęczeniowych w metalach i ich stopach przy obciążeniach zmiennych z przeciążeniami oraz własne wyniki badań doświadczalnych w tym zakresie. Badano próbki płaskie z karbem krawędziowym wykonane ze stali 18G2A w stanie dostawy. Poddawano je obciążeniom o współczynniku asymetrii cyklu R = 0,3 (obciążenie bazowe) z pojedynczymi cyklami przeciążeniowymi w zakresie OLR (Overload Ratio) od 1,2 do 1,75 zadawanymi w odstępach od 1500 do 25000 cykli. Wykazano istotny wpływ przeciążeń na trwałość zmęczeniową badanego materiału.
EN
The paper is an attempt of analyticaly present the state-of the knowledge of fatigue crack propagation processes in metals and their alloys subjected to alternating load cycles with overloads. Special attention has been paid to factors that mostly effect the process of fatigue crack propagation after single or multiple stress cycles occur in the load spectrum. It has been shown that single tensile stresses which occur at definite intervals DeltaN [cycle] results in evident increase in fatigue life of specimens made of the 18G2A steel.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Effects of specimen thickness and stress ratio on fatigue crack growth and crack closure level under constant amplitude loading and after the single overload have been studied experimentally for a structural steel (18G2A). The corresponding crack growth data from the fatigue tests have been presented and evaluated. The experimental trends have been compared to those reported in the literature for various steels. The ability of the effective stress intensity factor range based on crack closure measurements to correlate the observed crack growth response has been investigated.
PL
Przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych nad wpływem grubości próbki i współczynnika asymetrii cyklu na wzrost pęknięć zmęczeniowych oraz poziom zamykania się pęknięcia w stali 18G2A przy obciążeniach stałoamplitudowych i po pojedynczych przeciążeniach. Znalezione trendy eksperymentalne porównano z opublikowanymi wynikami innych prac otrzymanymi dla różnych stali. Zbadano możliwość korelacji prędkości wzrostu pęknięć ze wszystkich eksperymentów przy pomocy efektywnego współczynnika intensywności naprężeń opartego na wynikach pomiarów zamykania się pęknięcia.
W oparciu o wyniki badań statycznego rozciągania próbek płaskich ze stali St3S i 18G2A, określono zależności ε=f(N) w zakresie od 102 do 106 cykli. Stwierdzono, że uzyskane przebiegi niewiele różnią się od siebie. Potwierdza to możliwość korzystania z prostych wzorów dla określenia trwałości stali konstrukcyjnych. Jest to zgodne z ujęciem [1, 2, 3].
EN
Based on the results of steels St3S and 18G2A flat samples tension investigations, using Manson-Coffin's, Morrow's, Manson's, and Serensen’s relationships, the relation ε=f(N) was determined in the range 102 to 106 cycles. All those relationships yields results which differs little one from another. Therefore it seems right to use simple relations to determine the endurance. It is also in accordance with [1 2, 3].
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.