Остаточными деформациями

Влияние температуры и продолжительности отпуска на величину остаточных внутренних напряжений показано на рис. 9.7. Максимальное снятие остаточных напряжений (сохраняющихся в деталях после

В процессе шлифования и скоростного точения в поверхностном слое развиваются температуры до 800-850 °С. Такое повышение температуры доэвтектоидных и заэвтектоидных углеродистых сталей с содержанием углерода 0,4-1,1% достаточно для структурно-фазового превращения перлита в аустенит. А последующее резкое охлаждение может приводить к превращению аустенита в мартенсит (вторичная закалка) в тончайших поверхностных слоях с переходом к структуре перлита по мере удаления от поверхности. Вследствие недостаточной скорости охлаждения при шлифовании закаленной и отпущенной стали образуется приповерхностный слой аустенитно-мартенситной структуры из вторично закаленного сплава. Под ним располагаются слои, имеющие структуры всех видов отпуска (мартенсит отпуска, сорбит, троос-тит), вплоть до структуры исходного термически обработанного сплава. Подобные превращения наблюдаются и при точении. Каждой структурной составляющей (фазе) свойствен определенный удельный объем. Так, например, мартенсит-структура, обладающая наибольшим удельным объемом, а аустенит— структура с минимальным удельным объемом. Поэтому при превращении мартенсита наблюдается сжатие, что наряду с пластической деформацией является источником остаточных внутренних напряжений.

Изменение структурно-фазового состояния поверхностного слоя стали приводит к изменению ее триботехнических свойств и износостойкости деталей узлов трения. Можно выделить четыре основных механизма повышения износостойкости стали вследствие ионной имплантации: создание благоприятной схемы остаточных внутренних напряжений; упрочнение поверхностных слоев; изменение химических и адгезионных свойств поверхности; изменение закономерностей упрочнения поверхностных слоев.

Технологические причины ошибок. Основными производственными причинами отклонений действительных размеров и формы деталей от теоретических являются: а) погрешности оборудования, приспособлений, режущего и измерительного инструмента; б) неточности установки и деформации деталей и инструмента под действием приложенных к ним сил; в) неравномерный нагрев деталей и инструмента и износ инструмента в процессе обработки деталей; д) деформации литых, сварных и термически обработанных деталей под действием остаточных внутренних напряжений.

В противоположность этим явлениям повреждение может проявляться в виде незначительных изменений свойств или состояния материала. Например, для многих металлических изделий может иметь место изменение со временем формы и размеров, что является следствием двух факторов — нестабильности фазового и структурного состояния материала и релаксации остаточных внутренних напряжений (214 1. В деталях из сплавов со стабильным фазовым составом изменение размеров связано лишь с релаксацией внутренних напряжений, возникающих в процессе их обработки. Для многих точных машин и приборов размерная нестабильность не должна превышать 10~6 — 1СГ7 мм/мм при их длительной эксплуатации.

Изучение причин разрушения труб из медных сплавов показывает, что для предупреждения их коррозии необходимо строгое выполнение требований по контролю за качеством поступающих на ТЭС трубок и их хранению; поддержание в условиях эксплуатации достаточной чистоты поверхности трубок с водяной стороны; отказ от применения способов чистки трубок с водяной стороны, способствующих разрушению защитных пленок (резкие «тепло-смены» для высушивания и отслаивания органических отложений, химические чистки без ингибиторов). При остановке конденсаторов на длительный срок трубки должны быть промыты чистой пресной водой. Трубки для блочных и атомных электростанций должны подвергаться полному, 100 %-ному дефектоскопическому контролю. Перед монтажом латунных трубок необходимо проводить контроль на отсутствие остаточных внутренних напряжений.

Длина прессованных тру<Г до 2 м, катаных до 8 м, тянутых до 1,5 м. Трубы в нагартованном состоянии подвергаются отжигу при 1100° в вакууме с целью снятия остаточных внутренних напряжений.

Для деталей, воспринимающих переменные нагрузки, состояние поверхностных слоев оценивается не только с точки зрения трения и износа, но и по способности противостоять возникновению и развитию очагов усталостного разрушения. На технологию в этом случае возлагается дополнительная задача — формирование в поверхностных слоях остаточных внутренних напряжений сжатия. Применение способов упрочняюще-чистовой обработки оказывается в данном случае обязательным. Выбор самого способа и режимов обработки требует обычно проведения экспериментальных исследований, стендовых и натурных испытаний, в ходе которых должно быть оценено влияние обработки не только на напряжения, но и на шероховатость поверхности, так как она имеет непосредственное отношение к усталостной прочности. При этом определяется также действие наклепа на структуру поверхностных слоев; отрицательное влияние перенаклепа может, оказаться более значительным, чем не-донаклепа.

Повышение усталостной прочности связано с созданием в поверхностных слоях благоприятных остаточных внутренних напряжений. Принято различать три рода остаточных напряжений: 1-го рода — напряжения, которые уравновешиваются в пределах детали или участка ее поверхности; 2-го рода ^- напряжения, которые уравновешиваются в пределах отдельного зерна, и 3-го рода — напряжения, которые уравновешиваются в пределах кристаллической решетки. Усталостная прочность зависит от напряжений 1-го рода, именно их создает поверхностная пластическая обработка. Остаточные напряжения порождаются и термической обработкой и обработкой резанием. Однако получение остаточных напряжений не является целью указанных методов, они являются неизбежным, но побочным и часто нежелательным результатом воздействия нагрева и охлаждения при термической обработке, сил пластической деформации и нагрева при резании. При поверхностном пластическом деформировании в поверхностном слое формируются остаточные напряжения определенной величины и определенного знака. Обычно поверхностные слои деталей в работе испытывают напряжения растяжения.

Релаксация остаточных внутренних напряжений происходит в результате самопроизвольного перехода некоторой части упругой деформации в пластическую. Так как напряженное состояние реальных деталей машин является сложным и уровень действующих напряжений в различных сечениях неодинаков, процессы релаксации протекают в разных участках деталей с неодинако-

В точных изделиях для постоянства их размеров иногда могут быть допущены довольно значительные остаточные напряжения, уровень которых в стабилизированных деталях не должен превышать 20—40% предела текучести материала. Предельно допустимая величина остаточных напряжений внутри указанного интервала при данном материале определяется прежде всего формой детали. Например, для сложных отливок из серого чугуна величина остаточных внутренних напряжений не должна превышать 2—3 кгс/мм2, для фасонного стального литья

к поломкам и выходу из строя деталей. Эти нагрузки могут быть вызваны неточностями монтажа, деформацией недостаточно жестких элементов конструкции, остаточными деформациями, перетяжкой крепежных деталей, повышенным трением и перекосами трущихся частей узла, усилиями, возникающими при транспортировке и установке машины, и другими факторами, не учитываемыми расчетом.

необратимыми остаточными деформациями материалов, участвующих в трении.

Все реальные тела под воздействием внешних сил в большей или меньшей степени изменяют свои размеры—деформируются. Деформация — изменение первоначальной формы и размеров тела при действии на него внешних сил. Деформации, полностью исчезающие после снятия нагрузок, называются упругими, а остающиеся — пластическими или остаточными деформациями.

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.

Работоспособность подшипников качения ограничивается усталостным выкрашиванием рабочих поверхностей дорожек и тел качения (этот вид разрушения является основным критерием работоспособности), остаточными деформациями, в результате которых при я sg 1 об/мин и больших нагрузках на дорожках качения могут появиться вмятины — лунки, расклиниванием колец и тел качения (расклинивание может быть вызвано неправильным монтажом подшипников, погрешностями формы и размеров посадочных поверхностей валов и корпусов, ударными и вибрационными нагрузками), разрушением сепараторов, что характерно для подшипников, работающих при высоких угловых скоростях, абразивным износом трущихся поверхностей, который наблюдается у подшипников, работающих в загрязненных условиях.

метод исследования атомного строения в-ва, основанный на дифракции рентгеновских лучей. По дифракц. картине устанавливают распределение электронной плотности в-ва, а по ней - род атомов и их расположение. Р.а. позволяет определять тип и характерные размеры кристаллич. решётки металлов, сплавов и минералов, а также распределение в них внутр. напряжений; изучать дефекты кристаллич. решётки; исследовать строение волокнистых материалов, аморфных и жидких тел; осуществлять качеств, и количеств, фазовый анализ гетерогенных систем, т.е. определять содержание в них разл. кристаллич. фаз, и т.д. Р.а. используют в физике, химии, биологии и технике (напр., для изучения и контроля процессов механич. и термич. обработки металлов и сплавов). См. также Нейтронография и Электронография. РЕОЛОГИЯ (от греч. rheos - течение, поток и ...логия) - наука, изучающая процессы, связанные с необратимыми остаточными деформациями и течением разл. вязких и пластич. материалов (ньютоновских жидкостей, дисперсных систем и др.), а также явления релаксации напряжений, упругого последствия и т.д. Р. тесно связана с гидромеханикой, теориями ползучести, пластичности и текучести. С проблемами Р. приходится встречаться при разработке разл. технол. процессов, в расчётах конструкций (при выборе материалов), сооружений (при определении св-в грунтов, выборе строит, материалов) и т.д.

необратимыми остаточными деформациями материалов, участвующих в трении.

РЕОЛОГИЯ (от греч. rheos — течение, поток и 16gos — слово, учение) — наука о деформациях и текучести вещества. Рассматривает процессы, связанные с необратимыми остаточными деформациями и течением разнообразных вязких и плас-тич. материалов, явления релаксации напряжений и т. д. Р. тесно связана с гидромеханикой, теориями упругости, пластичности и ползучести; в ней широко пользуются методами вискозиметрии. С проблемами Р. приходится встречаться во мн. областях техники, в физике полимеров при изучении механизмов трения, в физике дисперсных систем, в биофизике (биореология). Р. грунтов — раздел механики грунтов, в к-ром рассматривается образование и изменение во времени напряжённо-деформированного состояния грунтов.

ными остаточными деформациями тюказывают, что с ростом остаточных напряжений комплексная магнитная проницаемость уменьшается. Чем больше величина остаточных напряжений, тем больше разница между компонентами комплексной магнитной проницаемости для деформированных и недеформированных образцов. На рисунке а показаны кривые изменения компонент (ii и ц% комплексной магнитной проницаемости в зависимости от частоты для недеформированного и деформированного образцов путем растяжения до е = 3,48%.

распространении результатов этих опытов на общий случай напряженного состояния путем принятия некоторых гипотез. Эта ситуация подробно обсуждена в гл. VIII. Более определенно задачу построения теории пластичности можно подразделить на три вопроса: обобщение на сложное напряженное состояние понятия предела упругости, определение в общем случае понятий разгрузки и нагружения, установление связи между напряжениями и остаточными деформациями (или их приращениями).

ной связи между напряжениями и остаточными деформациями не может быть и в случае сложного напряженного состояния.