Материалы разрушаются

тур органосиликатных материалов может значительно Перекрывать верхний температурный предел эксплуатации индивидуальных полиорганосилоксанов. Известны случаи, когда органосили-катные материалы различных марок обеспечивают надежную и: длительную работу изделий при 700° С [19] и даже при 1000° С-[20].

В современных устройствах, предназначенных для работы в условиях облучения, используют материалы различных классов и химической природы (металлы, полупроводники, органические и неорганические системы, полимеры и т. д.); механизм воздействия излучения на эти материалы различен. В связи с тем, что трудно найти универсальный подход к описанию радиационных эффектов в различных материалах, целесообразно рассматривать радиационное воздействие на отдельные группы материалов, объединенных либо общностью химической природы, либо областью применения.

Промышленностью выпускаются эпоксидно-битумные лакокрасочные материалы различных марок.

Промышленностью выпускаются эпоксидные лакокрасочные материалы различных марок, содержащие органические растворители в минимальных количествах.

Однако условия эксплуатации машин различны, как различны и требования к размерам, качеству и весу используемых деталей и узлов. Как же в этих условиях правильно решить задачу стандартизации типов и размеров изделий для укрупнения масштабов их производства и автоматизации технологических процессов на специализированных заводах? Ответ может быть один: целесообразно использовать материалы различных марок, которые будут обеспечивать необходимую прочность и долговечность различно обозначаемых (кодируемых) изделий одних и тех же типоразмеров. Надо обеспечить также применение таких покрытий, которые создадут возможность надежной и долговечной ра-

Обтирочные материалы различных видов и назначения (очёсы, концы, ветошь и т. п.) обычно поступают в прессованных кипах размером в среднем 1,5 х 0,8 х 0,7 м и весом 0,13—0,2 т. Они могут самовозгораться, слёживаться и загнивать, а также выделять большое количество пыли при растрёпывании для выдачи. Поэтому обтирочные материалы следует хранить в изолированной кладовой. Кипы с обтирочными материалами укладываются в штабели высотой 2,8—3,5 м (4—5 ярусов) на деревянных решётках.

Материалы различных марок и типов с одинаковыми или сходными магнитными свойствами технологически делятся на: кованый; материал, обрабатываемый резанием; фасонное литье, поддающееся только шлифованию; материал ленточный, штампующийся вхолодную; материал, прессуемый из порошчов.

В табл. 20 по данным работы [42] приведены материалы различных классов, которые предположительно обладают высокой износостойкостью при разных сочетаниях механического и физико-химического воздействия внешней среды и двух крайних значениях угла атаки, учет которых при гидроабразивном изнашивании обязателен. Это распределение материалов выполнено условно и в самом общем виде из-за отсутствия данных, которые позволили бы дать более точную оценку.

Химический состав, термическая обработка подшипниковых сталей и смазочные материалы различных фирм-изготовителей имеют определенные отличия. Поэтому при определении коэффициента а23 рекомендуется использовать данные этих фирм. Например, фирма SKF (Швеция) рекомендует принимать й23 = 0,07... 2,5, фирма FAG (Германия) а23 = 0,1... 2,5, фирма NSK (Япония) а23 = 0,2... 1.

Реальные диаграммы деформирования Дст, ё) основных групп современных конструкционных материалов (металлы и их сплавы, неметаллические материалы различных классов, композиционные материалы с разными матрицами и наполнителями) получают при стандартных или унифицированных испытаниях лабораторных образцов. Эти диаграммы можно представить в виде:

Реальные диаграммы деформирования /(<т,е) основных групп современных конструкционных материалов (металлы и их сплавы, неметаллические материалы различных классов, композиционные материалы с разными матрицами и наполнителями) получают при стандартных или унифицированных испытаниях лабораторных образцов при статическом, динамическом, циклическом и длительном нагружении. Эти диаграммы можно представить в виде:

Все конструкционные материалы можно условно разделить на хрупкие и пластичные. К весьма пластичным материалам относят малоуглеродистые стали, алюминий, медь и некоторые другие. Эти материалы обладают способностью деформироваться в широких пределах без разрушения. Примерами хрупких материалов могут служить чугун, высокоуглеродистые сорта стали, металлокерамические материалы, стекло. Хрупкие материалы разрушаются без заметной предварительной деформации.

• Различают пластичное (вязкое) и хрупкое разрушение металлов. Характерная особенность пластичного разрушения — большая предшествующая пластическая деформация, составляющая десятки и даже сотни процентов относительно поперечного сужения или удлинения. Высокопластичные материалы разрушаются путем среза (соскальзывания) под действием максимальных касательных напряжений (рис. 13.38, а), менее пластичные получают разрушение типа «конус-чашечка» (рис. 13.38, б). Излом имеет матовый оттенок и волокнистый характер. Пластичное разрушение требует затрат большого количества энергии, поэтому при эксплуатации конструкций случается сравнительно редко.

Однако, надо отметить, что деление материалов на хрупкие и пластичные носит условный характер, так как при некоторых условиях хрупкие материалы разрушаются как пластичные, т. е. с большими остаточными деформациями и, наоборот, пластичные — как хрупкие. Например, хрупкий в обычных условиях материал — стекло, при большом всестороннем сжатии приобретает свойства пластичного материала и разрушается как пластичный. Пластичные стали приобретают хрупкие свойства при низкой температуре. В силу этого точнее было бы говорить о пластичном или хрупком разрушении.

Материалы, обладающие весьма малой пластичностью, называются хрупкими. В отличие от пластичных хрупкие материалы разрушаются без заметных остаточных деформаций. К хрупким материалам относятся чугун, твердые сплавы, стекло, кирпич и др.

Реальные материалы разрушаются при значительно более низких напряжениях, чем теоретическая прочность на отрыв или на сдвиг. Это снижение прочности материалов обусловлено наличием в реальных телах различного рода дефектов, в том числе и трещин, концентрация напряжений в вершинах которых превосходит теоретическую прочность. Предположение о наличии таких дефектов впервые было сделано Гриффитсом [376]. Рассматривая . общее изменение энергии тела с увеличением длины трещины, Гриффите показал, что трещина начинает катастрофически расти при напряжениях, превышающих

У неоднородных композиционных материалов, напр, стеклотекстолитов, П. п. при сжатии в плоскости листа могут быть значительно ниже, чем при растяжении, что связано с потерей устойчивости отд. элементов этого сложного материала при испытании на сжатие. П. п. при срезе у металлов и их сплавов обычно составляет 0,6—0,75 от П. п. при растяжении, если эти материалы разрушаются вязко (см. Вязкая прочность)', у хрупких материалов (напр., чугунов) тср может превышать П. п. при растяжении (см. табл.). При кручении и изгибе напряжения распределяются неравномерно по сечению и П. п. характеризует напряжения в крайних, наиболее нагруженных волокнах, в момент разрушения образца. Условные П. п. при изгибе и кручении подсчитываются в предположении линейного (упругого) распределения напряжений по сечению по формулам сопротивления материалов:

При известных а и п величина Н0 может быть легко вычислена, однако экспериментальное определение её возможно только для очень мягких и пластичных материалов. Для твёрдых материалов определение Н0 затруднено вследствие деформации шарика под большой нагрузкой, необходимой для вдавливания его на глубину, равную половине диаметра, а хрупкие материалы разрушаются раньше, чем шарик проникает на эту глубину.

Известно, что различные материалы разрушаются при приложении переменных напряжений ниже их предела текучести. Это явление называют усталостью. Несколько экспериментов проведено и по определению характеристик усталости аморфных сплавов [33—36].

В существующих определениях ударной вязкости и вязкости разрушения материала существует некоторая нечеткость. В общем случае при ударных нагрузках материалы разрушаются хрупко, т. е. с небольшими пластическими (неупругими) деформациями до разрушения или при их полном отсутствии. Наиболее просто при высокоскоростных испытаниях, таких как ударные испытания по Шарпи или по Изоду, измеряется энергия маятника, затрачиваемая на разрушение, или общая площадь под кривой нагрузка — время, если испытательный прибор снабжен приспособлением для записи усилий в маятнике. Хорошо известно, что маятниковые методы дают результаты, очень чувствительные к форме и размерам образца и обычно трудно коррелируемые с поведением материала в реальных условиях. В принципе, эти методы являются первой попыткой измерения стойкости материала к росту трещины, а нанесение острого надреза в образце — попыткой исключения энергии инициирования трещин из общей энергии разрушения. Надрез в образце также обусловливает разрушение по наибольшему дефекту известных размеров и исключает влияние статистически распределенных дефектов в хрупком теле. Развитие механики разрушения поставило методы оценки вязкости разрушения хрупких тел на научную основу, однако ударные маятниковые методы все еще широко используются и при соблюдении определенных условий могут давать для композиционных и гомогенных материалов результаты, сравнимые с по-

Исследования Царева и др. [34] и Виллифорда и Снейдра [37] хорошо согласуются в отношении улучшения модуля упругости при растяжении, сопротивления ползучести, а также плохой прочности на растяжение при комнатной температуре. Хотя для деталей, решающим свойством которых является жесткость, применение титановых композиционных материалов возможно, наиболее эффективное их использование требует полной реализации потенциальной прочности волокон. На рис. 18 приведен ряд кривых напряжение — деформация, полученных Царевым и др. [34], из которых видно, что композиционные материалы разрушаются при деформациях 3000—5100 мкдюйм/дюйм (0,3—0,51%). Извлеченные из образца № 24 волокна сохраняли среднюю прочность 300 000 фунт/кв. дюйм (210,9 кгс/мм2) или значения разрушающей деформации 4500 мкдюйм/дюйм (0,45%), так что ряйочие характеристики композиционного образца были превосходными. С другой стороны, волокна из другого образца композиционного материала имели пониженную прочность 200 000 фунт/кв. дюйм

Преимуществом наполненных термореактивных пластмасс является большая стабильность механических свойств и относительно малая зависимость от температуры, скорости деформирования и длительности действия нагрузки. Они более надежны, чем термопласты. При испытаниях на растяжение материалы разрушаются без пластического течения и образования шейки (см. рис. 13.15, б). Верхняя граница рабочих температур реактопластов определяется термической устойчивостью полимера или наполнителя (меньшей из двух). Несмотря на понижение прочности и жесткости при нагреве, термореактивные пластмассы имеют лучшую несущую способность в рабочем интервале температур, и допустимые напряжения (15-40 МПа) для них выше, чем для термопластов. Важными преимуществами термореактивных пластмасс являются высокие удельная жесткость Е/(рд) и удельная прочность (7в/(рд). По этим показателям механических свойств реактопласты со стеклянным волокном или тканями превосходят многие стали, сплавы титана и сплавы алюминия. Термореактивные порошковые пластмассы наиболее однородны по свойствам. Такие пластмассы хорошо прессуются и применяются для наиболее сложных по форме изделий. Недостаток порошковых пластмасс — пониженная ударная вязкость (табл. 13.9).