Невысоких скоростях

Судя по кинетическим кривым /тр(т) на рис. 59 и наблюдениям за поверхностью образцов в процессе испытания, в деформируемых никельхромовых сплавах на гладких образцах при относительно невысоких напряжениях кинетику трещин можно представить следующим образом: вначале медленный рост одной (или небольшого количества) первичной трещины (стадия /), затем множественное образование новых трещин и вследствие этого замедление роста каждой отдельной трещины (стадия //), заключительная стадия — быстрое развитие одной или нескольких трещин до полного разрушения (стадия ///). При повышении напряжения сокращается во времени или вовсе исчезает вторая стадия, при уменьшении напряжения, наоборот, она сильно «растягивается». Необходимо отметить, что большое количество трещин может возникнуть и при действии высоких напряжений, однако в последнем случае они образуются практически одновременно, а не последовательно, что при анализе излома и трещиноватости поверхности детали (образца) определяется по степени их развития.

Конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества применяют для конструкций, работающих при относительно невысоких напряжениях. Кипящие стали (Ст. Зкп) более склонны к старению и хладноломкости, они хуже свариваются, чем спокойные. Сталь Ст. Зкп исследовалась в трех состояниях (см. табл. 27), что позволило проследить влияние микроструктуры на ее свойства. В состоянии поставки и нормализации сталь Ст. Зкп имеет феррито-перлитную структуру. Из-за малой устойчивости аустенита в данной стали трудно получить мартенситную структуру. В результате са-

AlZnMgS (ФРГ), A74G (Франция), хегал (ВНР), 7005 и 7039 (США) и др. Недостаток таких сплавов состоит в том, что они медленно разрушаются при сравнительно невысоких напряжениях, возникающих при сварке или монтаже. Для изготовления сварных конструкций, работающих при повышенных температурах, применяются сплавы АК8(01381), 01201, 01205, ВАД1.

Детали турбин, работающих при невысоких напряжениях. До 1100° С

струкционных мало- и средиелегированных сталей обычно имеют значения от 5 до 10 кг/мм2. Чем агрессивнее коррозионная среда и чем менее коррозионностоек материал, тем больше снижается предел выносливости, причем с увеличением базы испытания влияние среды усиливается. В пресной и морской воде усталостная прочность медных и титановых сплавов мало снижается, что делает их особенно пригодными для применения в судостроении. Коррозионноусталостная прочность значительно понижается даже при сравнительно небольшом уменьшении частоты, к-рое не отражается на выносливости при испытании на воздухе. При наличии концентрации напряжений пределы выносливости конструкционных малолегированных сталей и алюминиевых сплавов под влиянием коррозионной среды снижаются в меньшей мере, чем у гладких образцов, так что по нек-рым данным при большом числе циклов (невысоких напряжениях) усталостная прочность надрезанного образца в коррозионной среде может оказаться выше прочности гладкого образца. Масштабный эффект при одновременном воздействии коррозионной среды и усталости изучен недостаточно, но имеющиеся данные позволяют полагать, что влияние абс. размеров образца будет зависеть от уровня действующих напряжений. При сравнительно малых амплитудах напряжений (в области больших долговечностей) в нек-рых опытах наблюдался определенный рост усталостной прочности малолегированной стали при увеличении диаметра образца (рис. 17). У коррозионностойких материалов с увеличением размеров сопротивление усталости в коррозионных средах понижается. Менее резкое, но все же значит, снижение предела выносливости наблюдается также при испытаниях на усталость в обычных условиях образцов, подвергшихся предва-

сплавы на основе тугоплавких металлов: V (до 1300 °С), Сг (до 1300 °С, а при кратковременном воздействии до 1500 °С); Nb (до 1300 СС), Мо (до 1200—1350 °С при длительной работе и до 1500—1600 °С при кратковременной работе), Та (до 1300—1650 °С, но при невысоких напряжениях), W (до 1650—2200 °С и даже до 2500 °С).

Сплавы тантала меньше распространены, чем сплавы других тугоплавких металлов, из-за дефицитности и трудности легирования. Эти сплавы могут работать в условиях высоких температур (до 1300—1650 °G), но при невысоких напряжениях.

Сплавы этой группы разнообразны по составу, их используют в качестве окалино-стойкого материала, работающего при высоких температурах, но относительно невысоких напряжениях. Изделия изготовляют с широким применением сварки. Стойкость против трещинообразования при сварке и работе является весьма важным фактором. Сплавы ХН78Т (ЭИ435), ХН75МБТЮ (ЭИ602), ХН70Ю (ЭИ652) используют при изготовлении жаровых труб камер сгорания и деталей газотурбинных двигателей различного назначения (табл. 36, 37 и рис. 24, 26, 40) [16, 35, 36].

На примере испытания отожженной стали ШХ15 установлено, что наличие неметаллических включений оказывает существенное влияние на малоцикловую усталость в воздухе. По мере увеличения агрессивности среды влияние чистоты стали на малоцикловую усталость уменьшается. При наводороживании количество неметаллических включений практически уже не сказывается на долговечности стали при малоцикловой усталости (частота нагружения 0,8 Гц; амплитуда деформации в крайнем волокне образца 1,5%). Г.Д.Стефановым [120, с. 656—659] показана также одинаковая тенденция к изменению долговечности стали ЗОХГСН2А с измерением ее структуры в воздухе и 3 %-ном растворе NaCI. Снижение сопротивления коррозионной усталости стали тем больше, чем меньше величина деформации в интервале 0,6—2 %. Если при обычной усталости существуют оптимальные структуры (мартенситная, трооститная), обеспечивающие получение максимальной выносливости стали в воздухе, то при малоцикловой усталости оптимальная структура зависит от значений максимальных упруго-пластических деформаций. Поэтому попытки однозначно связать долговечность при малоцикловой усталости гладких образцов с показателями статической прочности и пластичности не дали положительных результатов. При невысоких напряжениях для этой стали наиболее оптимальны троостито-сорбитная и сорбитная структуры. Образцы с концентратором напряжений из высокопрочной стали 38ХГСН2А, как более пластичной, в воздухе, дистиллированной воде, 3 %-ном растворе NaCI и при наводороживании имеют долговечность несколько большую, чем образцы из стали 40ХГСНЗВА [191, с. 336-339]. Различие во влиянии химического состава и термической обработки проявляется более четко при низких степенях деформации (б = 0,5 %) и практически пропадает при е > 2 %.

а) сталь малоуглеродистая (марка Х13) применяется в термически обработанном виде (после закалки и отпуска) как конструкционный материал для деталей, работающих при невысоких напряжениях и на удар (турбинные лопатки, бандажная лента, клапаны гидравлических прессов, арматура крекинг-установок, внутренние части аппаратуры синтеза метанола, гайки, болты и другие детали машин и приборов);

Для того чтобы достигнуть в газовых турбинах значения коэффициента полезного действия того же порядка, что и в паровых, начальная температура газа должна быть на 100—150° выше, чем температура пара. Высокая температура, низкие давления, большие расходы и малое число ступеней придают конструкциям газовых турбин специфический характер. Как правило, облопачивание первых ступеней газовых турбин выполняется из жаропрочной стали аустенитного класса. Это относится как к рабочим, так и к направляющим лопаткам, так как при температуре 650—750°, характерной для современных газовых турбин, даже при сравнительно невысоких напряжениях в направляющих лопатках приходится выбирать окалиностой-кие материалы. По тем же соображениям горячие газовпускные патрубки турбин, внутренние части камер сгорания и внутренние обечайки горячих газопроводов • выполняются из жаростойкой аустенитной стали.

Получение швов с плоской вогнутой или выпуклой поверхностью зависит от соотношения между величиной сварочного тока и скоростью сварки. При сравнительно невысоких токах и больших скоростях сварки получаются вогнутые швы; наоборот, при сварке на больших токах и невысоких скоростях получаются выпуклые швы. На рис. 102. построенном в координатах сила тока — скорость, область режимов, при которых получаются

Верхние ряды труб экономайзера при работе котла на твердом топливе даже при относительно невысоких скоростях газов подвержены заметному износу золой. Для его предотвращения на эти

Материал выбирают с учетом условий работы (их часто оценивают по р, V и pV), назначения и конструкции опор, а также стоимости и дефицитности материала. По возможности следует применять более доступные материалы без ухудшения работоспособности опор. При невысоких скоростях скольжения (У < 5 м/с) применяют серые и антифрикционные чугуны.

При выборе смазки необходимо учитывать условия работы опор, характер и величину нагрузок, величину скорости, температурный режим, специфические требования. Маловязкие масла применяют при низких температурах и высоких скоростях, и наоборот, чем больше нагрузка и выше температура, тем большую вязкость должно иметь масло. Жидкие смазки более предпочтительны, однако консистентные смазки эффективны при невысоких скоростях, больших давлениях и рабочей температуре опор до 120° С, а также при переменном режиме работы и длительных перерывах в работе. Сухие

Серые чугуны используют преимущественно для деталей относительно сложной конфигурации, требующих литой заготовки при отсутствии жестких требований к габаритам и массе деталей, а также при невысоких скоростях скольжения на поверхностях трения. По массе чугунные детали занимают в стационарных машинах первое место; например, в станках масса чугунных деталей составляет 60...80 %.

Перлитное превращение характерно при сварке среднеугле-родистых сталей и как дополнительное при сварке низкоуглеродистых. Оно происходит при сравнительно невысоких скоростях охлаждения при условии оУе/5 < шф.„. При С •< 0,8% превращение носит квазиэвтектоидный характер. Перлитное превращение имеет диффузионный механизм и начинается с образования зародышей в виде перлитных колоний на границах аустенит-ного зерна. Вначале вследствие флуктуации концентрации углерода образуется тонкая цементитная (или ферритная) пластина. При ее утолщении окружающий аустенит обедняется (или обогащается) углеродом и создаются условия для возникновения примыкающих к ней пластин феррита (или цементита). Попеременное многократное возникновение пластин цементита и феррита приводит к образованию перлитной колонии, которая начинает расти не только в боковом, но и торцовом направлении. Кооперативный рост двухфазной колонии в торцовом направлении контролируется диффузионным перераспределением углерода в объеме аустенита перпендикулярно фронту превращения и вдоль фронта между составляющими перлитной колонии.

размеров зубьев и расположение их элементов проводят относительно базовой конической поверхности на каждом колесе, называемой делительным конусом. При проектировании конических передач углы 6i и Й2 делительных конусов принимают совпадающими с углами 6tt,i и 6ю2 начальных конусов, что упрощает расчетные соотношения. Зубья образуют на колесе зубчатый венец, который располагается между конусом вершин с углом ба и конусом впадин с углом f>f (рис. 14.2). При изготовлении заготовок и колес используют базовое расстояние А и размеры В до вершины конуса и С — до базовой плоскости. Поверхность, отделяющая зуб от впадины, называется боковой поверхностью зуба. Пересечение боковой поверхности зуба с соосной поверхностью называют линией зуба. Линия зуба может совпадать с образующей делительного соосного конуса (прямые зубья) или иметь угол Р наклона линии зуба на делительной поверхности. Различают виды конических колес, отличающихся по форме линий зубьев на развертке делительного конуса (рис. 14.3): а — с прямыми; б — тангенциальными; в — круговыми; г, д, е — криволинейными зубьями. Прямозубые передачи используют для работы при легких нагрузках и невысоких скоростях (обычно при частоте вращения <1000 об/мин). Для работы в режиме максимальных нагрузок, при высоких скоростях и для обеспечения максимальной плавности работы и бесшумности используют передачи с криволинейными зубьями.

В целях герметизации корпусов подшипников, коробок редукторов и других узлов машин в местах выхода из них концов валов, опирающихся на ПК, используют различные виды уплотнений. Они защищают подшипники от попадания в них извне посторонних веществ (пыли, влаги, газов) при одновременном предотвращении утечки смазки сквозь уплотнения. Различают трущиеся (контактные) уплотнения, в которых герметизация обеспечивается манжетами из эластичных материалов, и нетрущиеся (бесконтактные) уплотнения, основанные на принципе газодинамического затвора. Контактные уплотнения требуют полировки цапф в местах их установки, лимитированы по скоростям и износу, вызывают нагрев и некоторую потерю энергии на трение в них. Их используют при невысоких скоростях. Основные, принципиально различные конструкции таких уплотнений приведены на рис. 9.

размеров зубьев и расположение их элементов проводят относительно базовой конической поверхности на каждом колесе, называемой делительным конусом. При проектировании конических передач углы 6i и 62 делительных конусов принимают совпадающими с углами 6Ш1 и 6Ю2 начальных конусов, что упрощает расчетные соотношения. Зубья образуют на колесе зубчатый венец, который располагается между конусом вершин С уГЛОМ ба И КОНу-СОМ впадин с углом 6/ (рис. 14.2). При изготовлении заготовок и колес используют базовое расстояние А и размеры В до вершины конуса и С — до базовой плоскости. Поверхность, отделяющая зуб от впадины, называется боковой поверхностью зуба. Пересечение боковой поверхности зуба с соосной поверхностью называют линией зуба. Линия зуба может совпадать с образующей делительного соосного конуса (прямые зубья) или иметь угол Р наклона линии зуба на делительной поверхности. Различают виды конических колес, отличающихся по форме линий зубьев на развертке делительного конуса (рис. 14.3): а — с прямыми; б — тангенциальными; в — круговыми; г, д, е — криволинейными зубьями. Прямозубые передачи используют для работы при легких нагрузках и невысоких скоростях (обычно при частоте вращения <С1000 об/мин). Для работы в режиме максимальных нагрузок, при высоких скоростях и для обеспечения максимальной плавности работы и бесшумности используют передачи с криволинейными зубьями.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ СТАЛЬ — сталь с высокими показателями твёрдости, износостойкости и прочности для изготовления различных инструментов, а чаще их рабочих частей. Для инструмента, работающего при невысоких скоростях резания, когда режущие кромки нагреваются до 200 — 300 °С, применяют углеродистую сталь (0,6— 1,3%С), при более высоких скоростях резания — легированную сталь, содержащую добавки хрома, вольфрама, ванадия и др. элементов, в т. ч. быстрорежущую сталь с 9 или 18% вольфрама, обладающую высокой красностойкостью.

В последние годы эффект сверхпластичности используется в промышленности многих стран вследствие того, что одновременно с увеличением тягучести материала происходит значительное уменьшение усилий деформирования. Сверхпластичность установлена у сплавов на основе цинка, меди, алюминия, титана, никеля, магния и др. при температурах около половины от абсолютной температуры плавления и сравнительно невысоких скоростях деформации (около 10-3с~').