Поверхности испытания

при действии растягивающих и сжимающих усилий приведены на рис. 128, а и б соответственно. На этих же графиках нанесены усредненные кривые изменения температуры обратной поверхности испытываемых образцов в процессе опыта. Из приведенных зависимостей можно видеть, что разброс экспериментальных точек, характеризующих несущую способность углеметаллопластика при растяжении и сжатии, не превышает ±10% от средних значений. Сравнивая кривые разупрочнения материала под действием растягивающих и сжимающих нагрузок, можно заметить их некоторые различия: так, если в усло-

при симметричном изгибе равна 9—15 кг/мм1. Прочность внутр. слоев стекла 25— 30 кг/мм2. Коэфф. прочности внутр. слоев С. по отношению к прочности его поверхности составляет 2,5—3,5. Технич. прочность С. определяется преим. прочностью его поверхностного слоя, т. к. в этом слое обычно сосредоточены наиболее опасные поверхностные дефекты. Кроме того, поверхность С. в первую очередь подвергается действию окружающей среды (влага, газы) и, наконец, при деформации изгиба, чаще всего встречающейся при эксплуатации стеклоизделий, наибольшие напряжения сначала создаются на поверхности С., т. е. именно в том слое, в к-ром гл. обр. и происходит формирование первоначальных трещин, разрушающих материал. Поэтому прочность С. в большой степени зависит от способа его формования и обработки. Показатели прочностных св-в изменяются в очень широких пределах и зависят от геометрич. формы, размеров (объема, толщины) и состояния поверхности испытываемых образцов (стеклоизделий), а также от метода определения прочности (способа нагружеиия образцов) и продолжительности действия нагрузки.

Поэтому прочность стекла сравнительно мало меняется от его химического состава и преимущественно зависит от способа и условий формования стекла, от характера его термической и механической обработки, от массивности (объема, толщины), размеров, геометрической формы и состояния поверхности испытываемых образцов (стеклоизделий), от условий окружающей среды (температура, влажность и пр.), а также от самого метода определения прочности — способа

Примечание. К III и IV гидролитическим классам относится большинство распространенных промышленных стекол. Химическая стойкость листового стекла характеризуется потерей в весе пластинок стекла при обработке их 1 н раствором соды (Na2CCv ЮН2О) при температуре 100° С в течение 3 ч; эта потеря не должна превышать 32 мг на 1 дм' поверхности испытываемых образцов.

В коррозионных средах усталостная прочность материалов снижается, и часто довольно существенно. Наличие слоя дистиллированной воды у поверхности многих материалов, включая обычные конструкционные стали, может так понизить величину усталостной прочности, что она будет составлять менее двух третей от усталостной прочности сухого материала. Как показано на рис. 7.48 и 7.49, водопроводная вода и солевая пыль могут вызвать еще более существенное снижение усталостной прочности некоторых материалов. Даже применение некоторых растворителей и чистящих веществ, используемых иногда для очистки поверхности испытываемых образцов, может сильно сказаться на величине усталостной прочности. Например, применение тетрахлорметана для очистки титановых образцов приведет к снижению усталостной прочности, особенно если образцы будут испытываться при повышенных температурах. Некоторые случаи совместного влияния коррозии и концентрации напряжений показаны на рис. 7.50. Следует отметить, что, так же как и повышение температуры, коррозия приводит к тому, что материалы, имеющие в сухом воздухе предел усталости, утрачивают его в коррозионной среде.

Если одна или обе поверхности испытываемых образцов не являются абсолютно гладкими, что характерно для реальных образцов, то при определении толщины образца из слоистого пластика, даже если его поверхность предварительно зашкурена, с помощью технического микрометра можно измерить только толщину по пикам поверхностного профиля, а не по среднему уровню поверхности, который принимается во внимание при расчетах. Поэтому получаемые данные значительно завышены и типичная ошибка при измерении толщины образца из листового стеклопластика с хаотическим распределением волокон с зашкуренной поверхностью составляет 0,2 мм, что при толщине листа 5 мм составляет 4%. При вычислении модуля упругости при изгибе экспериментально определенная жесткость делится на толщину в кубе, и, следовательно, при этом ошибка при измерении толщины, равная 4%, приводит к ошибке при определении модуля упругости почти в 12%. Таким образом, рассчитанный модуль упругости имеет заниженное значение вследствие завышения толщины при измерении. Влияние только одного этого фактора объясняет большинство различий экспериментальных и расчетных данных на рис. 4.5. В связи с тем что не удается усовершенствовать методы измерения средней толщины листовых материалов с волокнистым или тканевым наполнителем, неизбежно уменьшается точность экспериментального определения модуля упругости при изгибе. Наиболее остро эта проблема стоит при определении модуля упругости при изгибе тонких листовых материалов с грубой текстурой, например, при использовании в качестве наполнителя тканого ровинга. Листы, отвержденные между плитами пресса, в соответствие со стандартами Великобритании BS 3552 [12] и BS 3496 [13] дают меньшую ошибку.

В измеряемые величины вносятся поправки, учитывающие колебания температуры в горячей и холодных плитах и на поверхности испытываемых образцов, а также потери тепла от горячей плиты. Последние могут быть достаточно точно определены экспериментально при замене испытываемого образца эталонным образцом с известной теплопроводностью, причем желательно, чтобы теплопроводности эталонного и испытываемого образцов были близки по величине.

При использовании различных вариантов метода плоской пластины рабочие поверхности испытываемых образцов должны быть плоскими и параллельными в пределах не менее 0,1 мм. Если термопары, фиксирующие температуру, располагаются в отверстиях или пазах горячей или холодных плит, то необходимо учитывать разность температур ДО в местах расположения датчиков температуры и поверхностью испытываемого образца, которая возникает по двум причинам: теплового сопротивления материала самой плиты и контактного теплового сопротивления на границе раздела между испытываемым образцом и металлическими плитами. Тепловое сопротивление на границе раздела трудно определить экс-

периментально, оно зависит от качества поверхности испытываемых образцов и металлических плит. Тщательная механическая обработка и применение подходящих контактных жидкостей, таких как силиконовая смазка или аналогичные высоковязкие жидкости, позволяет свести к минимуму тепловое сопротивление по границе раздела образец — плита.

Поэтому прочность стекла сравнительно мало меняется от его химического состава и преимущественно зависит от способа и условий формования стекла, от характера его термической и механической обработки, от массивности (объема, толщины), размеров, геометрической формы и состояния поверхности испытываемых образцов (стеклоизделий), от условий окружающей среды (температура, влажность и пр.), а также от самого метода определения прочности — способа

Примечание. К III и IV гидролитическим классам относится большинство распространенных промышленных стекол. Химическая стойкость листового стекла характеризуется потерей в весе пластинок стекла при обработке их 1 н раствором соды (Na2COS'10Н2О) при температуре 100° С в течение 3 ч; эта потеря не должна превышать 32 мг на 1 дм1 поверхности испытываемых образцов.

при симметричном изгибе равна 9—15 кг/мм2. Прочность внутр. слоев стекла 25— 30 кг/мм2. Коэфф. прочности внутр. слоев С. по отношению к прочности его поверхности составляет 2,5—3,5. Технич. прочность С. определяется преим. прочностью его поверхностного слоя, т. к. в этом слое обычно сосредоточены наиболее опасные поверхностные дефекты. Кроме того, поверхность С. в первую очередь подвергается действию окружающей среды (влага, газы) и, наконец, при деформации изгиба, чаще всего встречающейся при эксплуатации стеклоизделий, наибольшие напряжения сначала создаются на поверхности С, т. е. именно в том слое, в к-ром гл. обр. и происходит формирование первоначальных трещин, разрушающих материал. Поэтому прочность С. в большой степени зависит от способа его формования и обработки. Показатели прочностных св-в изменяются в очень широких пределах и зависят от геометрич. формы, размеров (объема, толщины) и состояния поверхности испытываемых образцов (стеклоизделий), а также от метода определения прочности (способа нагружения образцов) и продолжительности действия нагрузки.

ния являются малые энергетические потери. Коэффициент трения качения составляет обычно 0,0001—0,001, тогда как коэффициент трения скольжения в тех же условиях равен 0,05—0,3, т. е. в сотни раз больше. Поэтому потерями на трение при дифференциальном проскальзывании сопряженных поверхностей и при поперечном скольжении за счет вдавливания шара в желоб зачастую пренебрегают. Долговечность пар трения качения ограничивается в основном усталостным разрушением, выкрашиванием. К выкрашиванию приводят повторно-переменные контактные напряжения, вызывающие образование трещин, расклиниваемых попадающей в них смазкой. Ограниченное выкрашивание на небольшом участке вследствие временной перегрузки непосредственно связано с концентрацией нагрузки и с наличием неровностей на сопряженных поверхностях, резко уменьшающих фактическую площадь контакта. Прогрессивное выкрашивание, наступающее при достаточно больших напряжениях, также связано с неровностями поверхности. Испытания стальных шлифованных цилиндрических образцов на контактную усталость на машине МИД-4 при нагрузке 1500 Н и при 14 400 об/мин показали, что между стойкостью и высотой волнистости имеется обратная зависимость: с увеличением высоты волн с 0,1—0,4 до 1—2,5 мкм, т. е. приблизительно в 7 раз, стойкость снизилась с 450 до 150 ч, т. е. в 3 раза. Некоторые зарубежные фирмы считают, что для подшипников качения диаметром 6—12 мм допустимая амплитуда периодических неровностей уменьшается с увеличением числа волн на окружности с 1 мкм при двух волнах до 0,3 мкм при восьми волнах.

Эффективность использования ППД для предотвращения развития усталостных трещин подтверждается исследованиями плоских образцов (6X15X130 мм) из горячекатаного алюминиевого сплава АМг-61 (5,5—6,5% Mg; 0,8—1,1% Мп) [12]. В заготовках размером 6X16,5X130 мм с концентратором напряжений выращивали усталостную трещину и, сняв шлифовкой слой металла, содержащий концентратор, получали образцы с трещиной глубиной 0,5 мм. Упрочнение поверхности с трещиной проводили по пяти режимам различной интенсивности в приспособлении, исключающем коробление образцов. Для упрочнения применяли обдув стальной литой дробью разных размеров, пневматический низкочастотный пучковый упрочнитель и ультразвуковой высокочастотный молоток. В результате наклепа в образцах возникали остаточные сжимающие напряжения, максимальные значения которых находились на различном расстоянии от поверхности. Испытания образцов проводили при пульсирующем цикле нагружения (R — G) по схеме консольного изгиба на машине с инерционным силовозбуждением при ЧЭСТОТР циклов нагружения 2400 мин"1.

136°±30'. Пирамида вдавливается в испытуемый образец перпендикулярно к поверхности. Испытания могут производиться при нагрузках от 1 до 120 кг. Рекомендуются нагрузки 5; 10; 20; 30; 50; 100 и 120 кг.

Когда две поверхности находятся в условиях контакта качения, процесс износа совершенно отличается от только что описанного процесса износа при скольжении, хотя недавние исследования износа при скольжении и привели к созданию теории износа при скольжении, называемой теорией «расслоения» [13], в соответствии с которой механизм износа очень схож с описываемым здесь механизмом износа при качении. В результате контакта при качении возникают напряжения, причем максимальное касательное напряжение возникает в материале на небольшой глубине, немного ниже поверхности контакта (см., например, [14, стр 3891). По мере движения зоны контакта качения относительно некоторой точки касательное напряжение вблизи поверхности меняется от нуля до максимального значения, а затем опять до нуля. Таким образом, возникает поле циклических напряжений. Представленный в гл. 7—9 материал указывает, что в подобных условиях может произойти усталостное разрушение путем зарождения трещины вблизи поверхности, которая при повторном циклическом нагружении растет и в конечном счете может выйти на поверхность, в результате чего от поверхности может отколоться макрочастица и образуется язвочка износа. Такое явление, называемое усталостным разрушением поверхности, представляет собой характерный вид разрушения подшипников качения, зубчатых передач, кулачков и других деталей машин, в которых имеются контактирующие в условиях качения поверхности. Испытания, проведенные производителями подшипников, показали, что долговечность /V (в циклах) приближенно определяется выражением

Метод электроискрового легирования. С целью упрочнения поверхности изделий из алюминиевых сплавов с применением НП Si3N4 и TiN разработана технология [47] электроискрового легирования (ЗИЛ). Технологию упрочнения отрабатывали на плоских заготовках, вырезанных из прессованных полос алюминиевого деформируемого сплава Д.1. Предварительно упрочняемую поверхность промывали 10...15 мин в 15%-м растворе каустической соды при 363 К и сушили в потоке горячего воздуха. Затем в поверхность металла в течение ~2 мин втирали НП. После этого с помощью установки "Эми-трон-14" при использовании графитового электрода диаметром 6 мм (графит марки МПТ-6)~осуществляли электроискровую обработку поверхности при круговых перемещениях электрода со скоростью 0,07...0,09 мм/мин, частоте вибрации f = 400 Гц и рабочем токе IP = 1А. Из упрочненных заготовок вырезали цилиндрические образцы диаметром 10 мм и высотой 15 мм. На приборе ПМТ-3 измеряли микротвердость (HV) упрочненной поверхности. Испытания на износ проводили на машине МТ-2 при возвратно-поступательном перемещении образцов по контртелу из стали СтЗ в течение 3 ч при удельной нагрузке 10 И/мм2. В качестве смазки использовали трансформаторное масло, которое подавалось в зону трения непрерывно в автоматическом режиме. Износ определяли по потере массы образцов путем их взвешивания на аналитических весах ВЛА-200 до и после испытания. Полученные данные показали, что ЗИЛ поверхности образцов из сплава Д1 графитовым электродом повышает ее микротвердость в 1,8 раза по сравнению с необработанным сплавом (с 200 до 360 ед. HV), обработка НП Si3N4 с последующим ЗИЛ графитовым электродом — в 1,87 раза (до 374 ед. HV), а обработка НП TiN и ЗИЛ графитовым электродом — в 2,26 раза (до 453 ед. HV). При этом износ упрочненной поверхности уменьшился соответственно в 1,84; 2,3 и в 4 раза.

углом к рабочей поверхности. Испытания подтвердили большую долговечность подшипников с внутренними кольцами, изготовленными последним способом. Эти результаты закономерны, если учесть, что внутреннее кольцо является наиболее слабым элементом шарикоподшипника.