Образующих легкоплавкие

т. е. механизм, показанный на рис. 3.1, обладает одной степенью свободы. Выберем в качестве начального звено 2. Тогда механизм будет состоять из начального звена 2, обладающего одной степенью свободы, стойки / и звеньев, образующих кинематическую цепь, состоящую из звеньев 3, 4, 5 и 6.

Поверхности, линии или точки, по которым происходит соприкосновение звеньев кинематической пары, называются элементами контакта з вен ь е в, образующих кинематическую пару. Характер относительного движения звеньев кинематической пары зависит от формы элементов контакта звеньев, поэтому строение кинематических пар в основном определяет закон передачи движения. Движение звеньев механизма всегда связано с затратой механической работы, основными параметрами которой являются перемещение и сила. Поэтому для любого механизма важны как закон передачи перемещений от одного звена к другому, так и закон передачи сил.

числу степеней свободы: три независимых перемещения sx, sy и s2 относительно неподвижных координатных осей и три вращения ф.о фа и фг вокруг этих же осей. Для звеньев, образующих кинематическую пару, возможное число движений всегда меньше шести, так как соединение их уменьшает число независимых движений одного звена относительно другого. На рис. 1.3 показана кинематическая пара А, образованная шаром ) и плоскостью 2. Если оси координат расположить так, чтобы оси Ах и Аг совпадали с плоскостью 2, число возможных движений шара относительно координатной системы будет равно только пяти (sx, sz, ух, уу и фг), так как перемещение шара sy вдоль оси у ограничивается.

С учетом трения в поступательных кинематических парах, кроме нормальных к поверхностям направляющих реакций, будут действовать силы трения, направленные вдоль направляющих в сторону, противоположную относительной скорости элементов пары. Во вращательных кинематических парах появятся моменты сил трения, направления которых будут противоположны относительным угловым скоростям звеньев, образующих кинематическую пару. Следовательно, определению реакций в кинематических парах с учетом сил трения должен предшествовать кинематический расчет механизма. С учетом указанных обстоятельств в уравнениях равновесия должны быть учтены дополнительные факторы. Так, например, в структурной группе второго вида (рис. 21.9) появятся моменты сил трения МТА во вращательной паре А и Мтв в паре В и сила трения FTC в поступательной паре С. Поэтому уравнение равновесия (21.2) приобретает вид

Кинематические пары по своим свойствам делятся на обратимые и необратимые. Свойство обратимости состоит в том, что при закреплении любого из звеньев, образующих кинематическую пару, вид траектории, описываемой точкой другого звена, не меняется. Рассмотрим кинематическую пару, состоящую из винта и гайки. Пусть в этой паре неподвижным звеном является винт, а подвижным—' гайка. Траектория любой точки при движений гайки будет описывать винтовую линию. Теперь обратим движение', т. е. сделаем под-

т. е. механизм, показанный на рис. 3.1, обладает одной степенью свободы. Выберем в качестве начального звено 2. Тогда механизм будет состоять из начального звена 2, обладающего одной степенью свободы, стойки / и звеньев, образующих кинематическую цепь, состоящую из звеньев 3, 4, 5 и 6,

Структура механизма должна обеспечивать возможность относительных движений его звеньев, образующих различные кинематические пары. Известно, что движение каждой материальной системы происходит под действием сил, приложенных к ее звеньям. Силы взаимодействия звеньев, об-образующих кинематическую- пару, можно разложить на нормальные и тангенциальные (силы трения) составляющие. Движение механизма в заданном промежутке изменения обобщенных координат возможно, если всюду в этом промежутке

Чтобы записать уравнения, связывающие скорости и ускорения звеньев, образующих кинематическую пару, нужно различать

силового и динамического исследования механизмов. Каждый плоский рычажный механизм рассматривается как сложная система, состоящая из стойки, ведущих звеньев и ряда простейших наслоений. Количество ведущих звеньев определяется, как известно, числом степеней свободы механизма. В дальнейшем для упрощения будем считать, что механизм имеет одно ведущее звено. Совокупность стойки и ведущего звена, образующих кинематическую пару V класса, условно назовем механизмом I класса (рис. 38, а); этот механизм обладает одной степенью свободы. Дальнейшее наслоение кинематических цепей не должно изменять степени свободы механизма, иначе говоря, эти наслоения, будучи прикреплены к одному звену, должны обладать нулевой степенью свободы от-

при закреплении любого из звеньев, образующих кинематическую пару, вид траектории, описываемой точкой другого звена, не меняется. Рассмотрим кинематическую пару, состоящую из винта и гайки. Пусть в этой паре неподвижным звеном является винт, а подвижным — гайка. Траектория любой точки при движении гайки будет описывать винтовую линию. Теперь обратим движение, т. е. сделаем подвижным звеном винт, а неподвижным —•

Эту операцию замыкания двух звеньев в замок можно неоднократно повторять, получая в итоге разбитие первоначального многоугольника на несколько вторичных. Могут быть два типа решения этой задачи. Можно, например, связать звенья VI и VII — в этом случае замки будут параллельными и полигоны не накладываются друг на друга. Но можно, кроме I и II звеньев, связать в замок звенья IV и V — в этом случае получим перекрестное замыкание. Так как количество трехшарнирных звеньев могло быть очень большим и, следовательно, из первоначального многоугольника можно получить путем расчленения его параллельными и перекрещивающимися замками значительное число многоугольников, то, казалось бы, будет трудно разобраться во всей совокупности этих вторичных многоугольников, образующих кинематическую цепь. Однако дело обстоит не так. Ассур указывает, что «какова бы ни была сложность замкнутой цепи, всегда можно, начиная от любого ее звена, обойти последовательно и без повторений все ее звенья и таким образом вернуться к исходному звену.

В сталях с большим запасом аустенитности получение швов с аустепитно-ферритной структурой затруднено необходимостью легирования их повышенным количеством ферритизаторои. Возможность предотвращения в швах на них, а также на аустенитно-ферритных сталях горячих трещин достигается ограничением содержания в швах вредных (фосфора, серы) и ликвирующих примесей, образующих легкоплавкие эвтектики, располагающиеся на завершающейся стадии кристаллизации по границам столбчатых кристаллов. Это достигается применением сварочных материалов, минимально засоренных вредными и ликвиругощими элементами, например электродных проволок, изготовленных из сталей вакуумной выплавки, электрошлакового переплава и т. д. Ограничивается также проплавление основного металла.

Поэтому очистка сплава (соответствующими металлургическими приемами, а также использованием чистой шихты) от вредных примесей, образующих легкоплавкие фазы и эвтектики, — важное средство повышения жаропрочности сплава. Такими вредными примесями являются примеси легкоплавких металлов, например олово, свинец, сурьма, а также сера и примеси других элементов, образующих легкоплавкие эвтектики или соединения, которые располагаются по границам зерен и резко снижают жаропрочность. Некоторые элементы устраняют влияние вредных примесей, вступая с ними в химическое соединение и образуя более тугоплавкие соединения. Таково, например, действие церия в никелевых сплавах.

В сталях с большим запасом аустенитности получение швов с ау-стенитно-ферритной структурой затруднено необходимостью легирования их повышенным количеством ферритизаторов. Возможность предотвращения в швах на них, а также на аустенитно-ферритных сталях горячих трещин достигается ограничением содержания в швах вредных (фосфора, серы) и ликвирующих примесей, образующих легкоплавкие эвтектики, располагающиеся на завершающейся стадии кристаллизации по границам столбчатых кристаллов. Это достигается применением сварочных материалов, минимально засоренных вредными и ликвирующими элементами, например электродных проволок, изготовленных из сталей вакуумной выплавки, электрошлакового переплава и т.д. Ограничивается также проплавление основного металла.

Поэтому очистка сплава (соответствующими металлургическими приемами, а также использованием чистой шихты) от вредных примесей, образующих легкоплавкие фазы и эвтектики, — важное средство повышения жаропрочности сплава. Такими вредными примесями являются примеси легкоплавких металлов, например олово, свинец, сурьма, а также сера и примеси других элементов, образующих легкоплавкие эвтектики или соединения, которые располагаются по границам зерен и резко снижают жаропрочность. Некоторые элементы устраняют влияние вредных примесей, вступая с ними в химическое соединение и образуя более тугоплавкие соединения. Таково, например, действие церия в никелевых сплавах.

Если вторая фаза не обладает растворимостью в основном металле, то очевидно, что при ее введении мы не получим эффекта дисперсионного упрочнения. Наоборот, при низкой температуре плавления этой фазы и появлении эвтектик, образуемых ею с основой сплава, наблюдается обычно резкое снижение уровня жаропрочности, сопровождаемое повышенной хрупкостью. С указанным явлением необходимо считаться при оценке влияния таких примесей, как S, P, Sn, Pb, Sb и других, образующих легкоплавкие эвтектики по границам зерен. Их вредное влияние повышается

Помимо усадочных процессов и жесткости форм существенное влияние на склонность к образованию трещин оказывают состав сплава и особенно наличие примесей, образующих легкоплавкие эвтектики. Например, увеличение содержания в стали серы и фосфора повышает опасность возникновения горячих и холодных трещин.

на двойных сплавах алюминия, и данными работ автора [15] при увеличении количества эвтектики в сварном шве горячеломкость его сначала увеличивается, достигая максимума, а затем резко снижается до минимума при некоторой критической концентрации элементов, образующих легкоплавкие эвтектики. Из всего многообразия диаграмм состояния рассмотрим наиболее типичные.

Алюминий, как и титан, устраняет горячие трещины, вызывая ферритизацйю сварных швов аустенитных сталей. Однако при сварке высоконикелевых сталей и особенно при сварке сплавов на основе никеля отрицательное действие алюминия проявляется значительно сильнее, чем при легировании шва титаном. При соответствующем увеличении концентрации алюминия кристаллизационные трещины не возникают. Это обстоятельство вытекает из способности алюминия образовывать сравнительно легкоплавкую эвтектику с никелем в соответствии с диаграммой состояния второго типа (см. рис. 77, б). Следовательно, действие и титана, и алюминия подчиняется той же закономерности, что и действие кремния и других элементов, образующих легкоплавкие эвтектики.

Мы. говорили уже о том, что переплав не должен рассматриваться в качестве рецепта от всех бед. ЭИ1П достаточно эффективен, если причиной появления горячих трещин служит химическая и структурная неоднородность сплава. Но он не может дать ощутимого эффекта, если склонность данной стали и сплава к около-шовным трещинам определяется их композицией, т. е. наличием в свариваемом металле легирующих элементов, образующих легкоплавкие эвтектики с основой сплава. Сказанное целиком относится и к другим способам переплава, в том числе и к электроннолучевому. Так, например, ни ЭШП, ни электроннолучевой переплав не дали возможности снизить опасность образования околошовных трещин при сварке плавлением стали ЭИ696 (1Х10Н20Т2).

Вольфрам — самый тугоплавкий металл с максимальной прочностью межатомной связи, является основой жаропрочных материалов для работы в экстремальных условиях. Присутствие в вольфраме примесей внедрения, особенно кислорода и углерода, образующих легкоплавкие сегрегации по границам зерен, охрупчивает металл и повышает температуру перехода из пластичного в хрупкое состояние. Легирование рением способствует повышению пластичности вольфрама.