Поверхности соударения

линии касаются, а проекция вектора t>12 на плоскость, нормальную в точке касания звеньев, равна нулю. В таком случае для обеспечения точечного касания звеньев нет необходимости в качестве начальных поверхностей принимать именно гиперболоиды. Целесообразно за начальные принимать простые по форме поверхности — круглые цилиндры радиусов гх и г2, построенные у горловин гиперболоидов и касающиеся друг друга в точке на линии Ог02, или конусы с несовпадающими вершинами и точечным контактом и т. п. Из кинематики звеньев следует, что если оси звеньев / и 2 лежат в одной плоскости (рис. 9.5, б, в), то начальные и аксоидные поверхности совпадают.

Обратим внимание на то, что направление силы трения и скорости относительно зоны контакта у отстающей поверхности совпадают, а у опережающей противоположны.

Для уяснения физической сущности волн в пластинах рассмотрим процесс образования нормальных волн в жидком слое. Пусть на слой толщиной h (рис. 1.3) падает извне под углом J3 плоская продольная волна. Линия AD показывает фронт падающей волны. В результате преломления на границе в слое возникает волна с фронтом СВ, распространяющаяся под углом а и многократно отражающаяся в слое. При определенном угле падения фазы волны, отраженной от нижней поверхности, и прямой волны, идущей от верхней поверхности, совпадают, что и является условием возникновения нормальных волн.

На рис. 55 приведено сопоставление расчетных и экспериментальных значений деформаций поверхности соединения в образце LSA-20-1 в районе нахлестки. Такие же данные для соединения в образце LSA-62-1 приведены на рис. 56. Как видно, совпадение теоретических и экспериментальных результатов по определению продольных деформаций удовлетворительное и на поверхности композита и на поверхности титана. На этих рисунках показаны также поперечные деформации на поверхности композита, теоретические значения которых должны быть равны нулю из-за принятия гипотезы о плоской деформации. Вычисленные распределения сдвиговых и нормальных напряжений, соответствующие расчетным разрушающим нагрузкам, показаны на рис. 57 для соединений в одностороннюю нахлестку (LSA-20) и на рис. 58 для соединений в двустороннюю нахлестку LSA-62). Поскольку предельные нагрузки и деформации на поверхности совпадают с экспериментально определенными, то и распределения напряжений, очевидно, достаточно хорошо соответствуют действительности. Следует отметить, что касательные напряжения у края соединения фактически достигают максимума примерно^та расстоянии толщины склейки от каждого края, а не на самом краю, поскольку там они должны обращаться в ноль. Так как уравнения были

Сплошной линией показана поверхность прочности, соответствующая случаю 06 = 0, штриховой — соответствующая случаю — Х'& < 06 < Х6. Для ортотропных материалов, для которых часто используется критерий максимальной деформации, Sis = S2e = 0 и обе поверхности совпадают, т. е. наличие напряжения 06 не влияет на форму поверхности прочности в плоскости (0], 0з). Поверхности прочности в плоскостях (0i, 0e) и (02, ов) описываются соответствующими наборами из уравнений (28) и по форме сходны с поверхностями, изображенными на рис, 5, а.

Таким образом, нет принципиального различия в представлении работы деформации чер^з работу гидростатической части тензора напряжений и работу деформации двумерной пленки для твердых фаз (или слоев) как в случае со сдвигами, так и без них: наличие объемного сдвига характеризуется только вторым членом правой части уравнения (53), т. е. натяжением некоторой двумерной пленки, причем известно [11], что положения этой поверхности натяжения и граничной межфазной поверхности совпадают или близки.

Таким образом, нет принципиального различия в представлении работы деформации через работу гидростатической части тензора напряжений и работу деформации двумерной пленки для твердых фаз (или слоев) как в случае со сдвигами, так и без них: наличие объемного сдвига характеризуется только вторым членом правой части уравнения (53), т. е. натяжением некоторой двумерной пленки, причем известно [15], что положения этой поверх-i ности натяжения и граничной межфазной поверхности совпадают I или близки.

Используя формулы, приведенные в § 19, можно установить, что если а-, Ji-линии на срединной поверхности совпадают с -линиями кривизны, то на эквидистантной поверхности они ортогональны, а коэффициенты первой квадратичной формы

Угловые величины а, р, (у> задающие пространственную ориентацию, определяются в процессе выполнения следующей процедуры. В начальном положении направления осей системы координат поверхности совпадают с направлениями осей базы пространственной ориентации ?угл- Затем последовательно выполняются повороты системы координат поверхности вокруг оси OZ на угол у, оси О У на угол р и оси ОХ на угол а. Углы поворота а, Р, у отсчитываются в направлении против часовой стрелки от начального положения, если смотреть со стороны положительного направления оси, вокруг которой выполняется поворот.

Термообработка и покрытия переходной поверхности совпадают, как правило, с аналогичными характеристиками сопрягаемой поверхности, поэтому специально не указываются.

Покажем, что в неортогональных косозубых гипоидных передачах винтовое движение производящей поверхности, определяемое параметрами винтового производящего колеса hx,. ex и сох, действительно обеспечивает получение линейчатого контакта сопряженных поверхностей зубьев при любых значениях угла между осями, передаточного числа и угла исходного контура инструмента. Для этого следует определить поверхности станочного зацепления шестерни и колеса и убедиться в том, что эти поверхности совпадают.

Структурные изменения армко-железа после нагру-жения плоской волной сопровождаются образованием двойников и сплющиванием зерен в направлении распространения волны. Вблизи -поверхности соударения размеры зерен 60 мкм, а в 2 мм от поверхности 40 мкм. Микротвердость и плотность двойников в армко-желе-зе по мере удаления от контактной поверхности снижаются из-за уменьшения времени действия максимальной нагрузки. С увеличением интенсивности волны нагрузки микротвердость и плотность двойников армко-железа и стали 45 возрастают.

на поверхности соударения образца с абразивом нет направленной шероховатости.

Таковы основные особенности формирования рельефа на поверхности изнашивания при ударе о незакрепленный и монолитный абразив. Следует отметить, что независимо от вида абразива формирование рельефа на поверхности соударения при ударно-абразивном изнашивании имеет общую особенность — при одном акте соударения происходит поражение всей поверхности изнашивания. Одновременность воздействия на всю поверхность изнашивания зерен абразива создает условия для развития микротрещин и их последующего слияния вокруг непораженных перемычек и твердых карбидных включений, что в конечном итоге облегчает.выкрашивание и отделение частиц износа с поверхности соударения. При скольжении по абразиву твердые частицы вступают во взаимодействие с поверхностью изнашивания последовательно, иногда с длительными интервалами и на разных участках. Повторное движение абразивной частицы по ранее образованному следу может наступить через длительное время, а дробление абразивной частицы может наступить сразу, в момент ее входа во взаимодействие с поверхностью изнашивания. При последующем движении с поверхностью изнашивания взаимодействуют осколки этой частицы, не способные произвести такое разрушение, как исходная частица. Появление отдельных . рисок на поверхности изнашивания может длительное время не менять исходного режима и условия работы сопряженной пары трения.

Для ударно-усталостного изнашивания характерно постепенное формирование рельефа и медленное увеличение износа/Поверхность изнашивания не имеет явно выраженного рельефа в виде рисок и лунок; в результате соударения образцов высокой твердости сглаживаются начальные неровности и технологическая шероховатость на поверхности. Период приработки прослеживается четко, затем наступает стабилизация скорости изнашивания. Кинетика усталостного изнашивания во времени хорошо прослеживается по изменению скорости съема металла с поверхности соударения образцов. В начальный период испытания скорость изнашивания максимальна, затем постепенно снижается и, достигнув опре-

Остальные виды изнашивания (ударно-гидроабразивное, ударно-усталостное и ударно-тепловое) имеют специфические особенности и характеризуются особыми условиями проявления, которые пока еще недостаточно изучены. В частности, ударно-гидроабразивное изнашивание проявляется при вполне определенном сочетании внешнего силового воздействия, наличия в зоне соударения жидкости, абразивных частиц и вполне определенных площадок соударения. На поверхности соударения при гидроабразивном изнашивании формируется весьма своеобразный макрорельеф, отражающий направление движения абразивных частиц, увлекаемых вытесняемой из зоны соударения жидкостью,— различимы следы прямого внедрения частиц абразива и четко выражена направленная шероховатость в виде рисок, ориентированных от центра абразива к его перифирии. Такой двоякий механизм изнашивания по схеме прямого внедрения и микрорезания усложняет выявления критерия износостойкости сталей и сплавов, работающих в условиях удара.

метров в секунду [209], полученные экспериментальные данные по величине предела текучести соответствуют сравнительно низким скоростям деформации, что связано с проявлением процессов высокоскоростной деформации только в начальный период деформирования в области, прилегающей к поверхности соударения, а при удалении от этой поверхности (где регистрируется амплитуда упругой нагрузки) фронт волны размывается и скорость деформации быстро снижается. Нарушение одноос-ности напряженного состояния материала стержня в процессе деформации с высокой скоростью в продольных волнах нагрузки, вызванное эффектами радиальной инерции, ограничивает допустимый диапазон исследуемых скоростей. Не имеет ограничений по скорости метод экспериментального определения предела текучести по амплитуде упругого предвесника плоской упруго-пластической волны. Такие исследования связаны с проведением уникальных экспериментов с регистрацией профиля волны при удалении порядка 1 мм (для металлов) от поверхности соударения.

нения Яц и рдв обусловлен зависимостью микроструктуры не только от величины пластической деформации, но и от истории нагружения. Действительно, приведенную схему ударного нагружения можно рассматривать как процесс соударения короткого цилиндра о жесткую преграду (влиянием алюминиевого стакана на процесс деформирования образца можно пренебречь вследствие большой разности жесткостей стали и алюминия). В таком случае при ударе образца в плиту от поверхности контакта распространяется упруго-пластическая волна, скорость деформирования на фронте которой снижается по мере удаления волны от контактной поверхности. При этом скорость деформирования снижается наиболее интенсивно в случае малых деформаций вблизи упругого фронта волны. Следовательно, одна и та же величина остаточной деформации при более высокой скорости удара имеет место на большем удалении от контактной поверхности, где время действия нагрузки и скорость деформирования отличаются от соответствующих величин вблизи контактной поверхности. Так, для деформации 1,5% максимальное упрочнение достигается у поверхности соударения при скорости 00=38 м/с и, следовательно, соответствует максимальным для данной скорости удара скорости деформации и времени действия нагруз-

ки. Та же деформация при большой скорости удара имеет место на удалении от контактной поверхности, где скорость деформирования, определяемая крутизной фронта волны, ниже, чем у поверхности соударения. В связи с этим величина упрочнения (при условии, что последняя зависит от скорости деформирования) снижается. Для более высокого уровня остаточных деформаций, находящихся ближе к поверхности соударения, отклонение скорости деформации от максимальной ниже, и вследствие этого снижение величины упрочнения материала с ростом скорости соударения меньше. Кривые, представленные на рис. 47, соответствуют такому поведению материала.

При распространении волны амплитуда на фронте упругого предвестника понижается по экспоненциальному закону в соответствии с представленным выше анализом. За фронтом упругого предвестника напряжение и деформация монотонно возрастают до величины, соответствующей равновесному состоянию за фронтом упруго-пластической волны, при удалении волны от поверхности соударения. Вблизи поверхности соударения в начальный период распространения волны высокий уровень сопротивления сдвигу, обусловленный высокой скоростью пластического сдвига, приводит к тому, что максимальный уровень напряжений выше равновесного. Таким образом, для материала, чувствительного к скорости деформации, распространение волны связано с качественным изменением ее конфигурации: вблизи контактной поверхности напряжения ат, достигая максимальной величины за пластическим фронтом, затем снижаются до равновесной величины, на удалении от контактной поверхности — непрерывно нарастают до равновесных. Такое деформирование отчетливо видно на рис. 70.

Скорость полета бойка перед соударением определяется с помощью двух электрических контактов, один из которых вводится в ствол на определенном расстоянии от его конца, а второй устанавливается вблизи поверхности соударения. При движении боек замыкает поочередно оба контакта, сигналы от которых поступают на пуск и остановку секундомера-калибратора CK-IH и частотомера 43-33.

Как следует из экспериментальных осциллограмм, продолжительность роста нагрузки в упруго-пластических волнах нагрузки на значительном расстоянии от поверхности соударения значительно выше проведенной оценки, что может быть связано как с влиянием давления воздуха между соударяющимися поверхностями, неплоскостностью поверхностей, определяемой механической обработкой, так и с характером поведения материала под нагрузкой — взаимодействием волн с границами раздела зерен, анизотропией и др. Поведение материала, по-видимому, является определяющим, потому что ни тщательная доводка поверхности, ни повышение степени разрежения в вакуумной камере перед опытом не снижают времени нарастания сигнала, в то время как на малых расстояниях от поверхности соударения (до 10 мм в стали 20) время подъема давления на фронте упругого предвестника равно примерно 0,05 мкс. Следует отметить, что такое время нарастания сигнала соответствует предельной частоте, пропускаемой системой регистрации из катодного повторителя и осциллографа ОК.-17М.