Вплив дорнування отворів на зародження та поширення втомних тріщин в алюмінієвому сплаві

Abstract

Досліджено вплив відносного натягу дорнування отворів на період зародження та швидкість поширення втомних тріщин в алюмінієвому сплаві Д16чТ. Виявлено, що незалежно від натягу дорнування (1–3%) тріщина зароджувалася від кромок отвору з боку входження дорна. На відміну від дорнованих зразків зародження тріщин в зразку у вихідному стані відбувається в середній ділянці отвору без виходу на бічні поверхні зразка. Графічно показано відмінності процесу руйнування залежно від величини натягу дорнування. За формулами Newman та Raju обчислено номінальні та ефективні коефіцієнти інтенсивності напружень для кутової тріщини у пластині з отвором.

Influence of relative holes cold expansion on the fatigue crack initiation and growth rate in aluminium alloy D16chT has been researched. Irrespective of cold expansion rate (1–3%) the crack initiation was found to be initiated in the hole from the side of mandrel entrance. On the contrary to cold expanded samples the cracks initiation in an initial condition occurs in the middle area of the hole without penetration in the side surface of the specimen. Differences of fracture process depending on the cold expansion rate has been demonstrated graphically. Newman and Raju formulae were used to calculate stress intensity factor, geometry factor and correction function for angle crack in a plate with a hole. Stress intensity factors are calculated in the first approximation, where residual stresses caused by the cyclic plastic deformation at the crack tip are taken into account, technological residual stresses on the holes surface plastic cold expansion not being taken into account. Kinetic diagrams of specimens with a central hole fatigue fracture are constructed in terms of the effective stress intensity factor range. Fatigue crack growth rate in specimens made of D16chT alloy in double logarithmic coordinates is in the proportional dependence on the stress intensity factor range. However, after holes cold expansion fatigue crack growth rate is almost independent on the stress intensity factor range, when and is less than fatigue crack growth rate in samples with non cold expanded holes. The basic regularities of plastic cold worked holes with expansion rate 1–3% for fatigue cracks initiation and propagation in aluminum alloy D16chT are researched. Irrespective of cold expansion rate the cracks were found to start from the edge of plastically deformed holes in side, where the entrance of mandrel was. Number of cycles to surface fatigue crack length of 0,25 mm increases with the increasing holes cold expansion rate. This is due to the dominant influence of residual compressive stresses in the vicinity of hardened holes. With cold expansion rate increasing from 1% to 2% the effective stress intensity factor and fatigue crack propagation rate decreases.