Монолитным абразивом

Особую группу ГПМ составляют так называемые армированные или карка-сированные пенопласты — комбинированные конструкционные материалы, состоящие из чередующихся слоев пенопласта (пенозаполнитель), разделенных слоями значительно более жесткого и плотного материала (металлы, фанера, стеклопластики и т. п.). Такого рода внутренний силовой каркас (а также внешняя облицовка или армировка) может быть выполнен из сплошных (монолитных) материалов или из материалов, имеющих сетчатую (разреженную) структуру — ткани, сетки, проволока

Метод плоского слоя имеет много разновидностей, что обеспечивает ему большую универсальность по исследуемым' материалам от крупнодисперсных строительных плит с и = 50+500 мм до монолитных материалов с 6=1 -5-5 мм, при А,=0,1-н5 Вт/ /(м-°С) и диапазону рабочих температур от —180 до 1000° С.

Шлифование сопровождается выделением большого количества тепла и деформацией поверхностного слоя на глубину до 50 мкм, что способствует возникновению в этом слое значительных растягивающих напряжений. Неправильно выбранные режимы резания, затупленные зерна и «засаленный» круг приводят к структурным изменениям поверхностного слоя. покрытия, образованию прижогов и шлифовальных трещин. В поверхностном слое недопустимо оставлять растягивающие остаточные напряжения, отпущенные участки и шлифовальные трещины. Прижоги при шлифовании снижают предел выносливости на 30 %, а шлифовальные трещины - до 3 раз. Поверхностное обезуглероживание и снижение твердости только на 5 HRC уменьшает долговечность, например, зубчатых колес в 2...3 раза. Поэтому при шлифовании покрытий значения режимов следует выбирать значительно меньшие, чем при обработке монолитных материалов.

6.1. Тепловое расширение монолитных материалов ..... 245

В настоящей главе рассмотрены основные теоретические представления о термическом расширении монолитных материалов. Обсуждаются методы определения термического коэффициента расширения и сравниваются рассчитанные по формулам, выведенным с различными допущениями, и экспериментальные данные о термическом расширении композиционных материалов. Анализ имеющихся данных показывает, что существующий уровень знаний в этой области еще недостаточен.

6.1. ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ МОНОЛИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ [1, 2]

Процесс получения пенопластов методом спекания, называемый также заливкой со вспениванием, используется для получения жестких пенопластов на основе полипропилена и АБС-пластиков. Получаемые при этом пенопласты имеют кажущуюся плотность около 400—600 кг/м3, т. е. примерно половину плотности исходных монолитных материалов, и модуль упругости при изгибе практически такой же, как и у пенопластов, получаемых методом литья под давлением. Так как для осуществления этого процесса не требуется сложное оборудование, его можно использовать для мелкосерийного производства деталей мебели.

Другой эффект, который отсутствует или не имеет значения при термоциклировании монолитных материалов, но должен приниматься во внимание разработчиками эвтектических композиций — внутренние напряжения, которые возникают вследствие различия температурных коэффициентов линейного расширения эвтектических фаз. Эти напряжения можно оценить, задаваясь упругими характеристиками фаз: они пропорциональны произведению разницы коэффициентов линейного расширения и интервала температур (Да АГ), которые были названы Лейзло [36] деформационным потенциалом мозаичности. Остаточные напряжения могут превысить предел текучести пластичной фазы и вызвать достаточно большую пластическую деформацию, приводящую к повреждению материала при циклической термической усталости [19]. Кроме того, остаточные напряжения зависят от фазовых превращений, протекающих в нестабилизированных сплавах на основе железа или кобальта.

Возможность применения боралюминия в авиакосмической технике обусловлена его высокой жаропрочностью и высоким сопротивлением ползучести, определяющими эффективность и стабильность, например, таких деталей, как лопатки вентиляторов двигателей. Поведение боралюминия при высоких температурах в течение длительного времени более сложно по сравнению с поведением большинства монолитных материалов из-за происходящих в нем изменений характера остаточных напряжений, взаимодействия между волокном и матрицей и процессов, протекающих отдельно в каждом из компонентов. Образцы композиционного материала имеют максимальное значение свойств в том случае, когда направление приложенной нагрузки совпадает с направлением укладки волокон. Свойства композиционных материалов под углом к направлению укладки волокон резко падают с увеличением угла из-за возрастающей роли беспрепятственного сдвига матрицы.

Для .целого ряда областей применения боралюмшшя необходимо знать характер его поведения при ударных нагрузках. Весьма важным при оценке сопротивления удару боралюмиыия, так же как и в случае монолитных материалов, является выбор типа испытания. Это особенно существенно для вновь разрабатываемых композиционных материалов, для оценки поведения которых в эксплуатационных условиях недостаточно экспериментальных данных, полученных на лабораторных образцах. Важнейшую роль в решении этой проблемы играет непрерывная разработка механики разрушения.

Особую группу ГТШ составляют так называемые армированные или карка-сированные пенопласта — комбинированные конструкционные материалы, состоящие из чередующихся слоев пенопласта (пенозаполннтель), разделенных слоями значительно более жесткого и плотного материала (металлы, фанера, стеклопластики и т. п.). Такого рода внутренний силовой каркас (а также внешняя облицовка или армировка) может быть выполнен нз сплошных (монолитных) материалов или пз материалов, имеющих сетчатую (разреженную) структуру — ткани, сетки, проволока

Изнашивание часто происходит при соударении с монолитным абразивом. В этом случае при анализе природы изнашивания помимо' свойств единичного абразивного зерна необходимо учитывать строение горных пород, их состав, механические свойства и характер разрушения.

Установка снабжена устройствами для промывки и продувки воздухом зоны контакта образца с монолитным абразивом, благодаря чему можно исследовать влияние промывочной жидкости и продуктов разрушения породы на изнашивание.

При взаимодействии инструмента с горной породой разрушенная порода представляет совокупность абразивных частиц. В ряде случаев в зоне соударения инструмента с монолитным абразивом создается зашламлен-ность в виде абразивной массы значительной толщины, в несколько раз превышающей размеры единичных зерен. При ударе инструмента по такой массе условия взаимодействия отдельных абразивных зерен с поверхностью изнашивания будут иные, чем при ударе по слою толщиной в одно зерно.

женного на твердом основании, или закреплена в твердой цементирующей связке монолитного абразива. Следовательно, необходимо рассмотреть два случая формирования рельефа: при взаимодействии с незакрепленным и монолитным абразивом. При этом имеется в виду, что твердость абразивных частиц в слое и в монолите выше твердости поверхности металла.

Формирование рельефа при ударе о монолитный абразив. Взаимодействие поверхности изнашивания при соударении с монолитным абразивом имеет специфические особенности, хотя в основе своей природа формирования рельефа поверхности изнашивания при ударе о монолитный абразив аналогична той, которая характерна для соударения с незакрепленным абразивом. Глубина лунок, а следовательно, и интенсивность изнашивания в значительной мере зависят от состава, свойств и строения монолитного абразива.

Достаточно плотная связка монолитного абразива препятствует полному внедрению отдельных более твердых зерен в поверхность соударения. В то же время твердые зерна монолитного абразива, окруженные связкой, при каждом очередном соударении постепенно разрушаются, дробясь на более мелкие осколки. При дроблении часть объема твердого зерна остается в своем «гнезде», другая часть может падать на приработанную поверхность абразива, подвергаясь при очередном соударении дальнейшему дроблению, поражая при этом поверхность изнашивания и образуя на ней лунки. В результате многократного соударения поверхности изнашивания с монолитным абразивом в зоне контакта образуется сравнительно ровная поверхность, на которой постепенно формируется слой из раздробленных абразивных частиц. Если очистка зоны соударения неудовлетворительная, то абразивные частицы этого слоя подвергаются полному дроблению, а толщина слоя может увеличиваться в результате действия новой порции разрушаемого абразива при каждом очередном соударении. При повторных многократных соударениях этот слой может уплотниться настолько, что приобретет роль третьего тела. При хорошей очистке зоны контакта с поверхностью изнашивания при каждом очередном соударении взаимодействуют новые слои монолитного абразива, разрушение которых сопровождается ударно-абразивным изнашиванием.

которым неизбежно вызывает пластическую деформацию и наклеп изнашиваемой поверхности. При соударении с монолитным абразивом следует ожидать более интенсивного развития наклепа на поверхности изнашивания по сравнению с ударом о незакрепленный абразив, так как удар получается более жестким.

Механизм ударно-абразивного изнашивания стали при динамическом взаимодействии с монолитным абразивом имеет свои особености, прежде всего это возможность развития наклепа в приповерхностном слое на образце. Приповерхностный слой образца в результате многократного соударения с монолитом абразива подвергается деформированию, наклепу и охрупчиванию. В этих условиях исходные структура и свойства стали меняются. В момент внедрения твердых абразивных частиц в поверхность изнашивания металл имеет уже низкие механические характеристики, т. е. изнашивание облегчается.

Принципиально все методы испытаний подразделяются «а лабораторные и эксплуатационные. При этом могут быть собственно лабораторные методы и стендовые. Стендовые методы испытаний должны имитировать основные эксплуатационные условия работы деталей машин. Собственно лабораторные методы испытаний устанавливают только общие закономерности поведения (материалов в тех или иных условиях. Первую классификацию собственно лабораторных (Методов исследования абразивного изнашивания предложил В. Ф. Лоренц [111]. В ней он рассматривал два вида взаимодействия абразива с материалом: фиксированными и свободными частицами. Воздействие фиксированными частицами абразива происходит при изнашивании (материалов монолитным абразивом или абразивной поверхностью. Воздействие свободными абразивными частицами возможно при изнашивании в абразивной массе под действием абразивной струи или абразивной прослойки. Позднее в данную классификацию был включен также единичный закрепленный абразив [127]. Эта классификационная схема представлена на рис. 40.

монолитным абразивом абразивной поверхностью единичными абразивными зернами

Для износа монолитным абразивом, поверхностью, шаржированной твердыми частицами, и, тем более, массой, содержащей абразивные частицы различной величины, твердости и формы, характерна менее регулярная шероховатость с царапинами различной величины и профиля. Световое сечение шероховатой поверхности (фиг. 9), полученной при изнашивании стали 45 корундовым порошком в смеси с автолом, дает представле-