Поверхностно упрочненных

При такой частоте конструкционная сталь сильно нагревается даже при уровнях напряжений ниже предела выносливости. На рис. 2 дано сравнение результатов рис. 1 с аналогичными результатами, полученными при частоте 100 цикл/мин и при обеих указанных частотах на образцах, выдержанных в дистиллированной воде в течение двух месяцев и затем испытанных в дистиллированной воде. Влияние частоты и влажности оказались довольно слабым. На рис. 2 показана также кривая S — N для низкой объемной доли волокон (43%). И статическая, и усталостная прочности оказались почти прямо пропорциональны объемному содержанию. Кроме того, на рис. 2 изображена кривая S — N, полученная на образцах с поверхностно обработанными волокнами при 100 цикл/мин. Влияние обработки на кривую S — ТУ также

На рис. 3 изображены кривые S — N для однонаправленных образцов с высокомодульными поверхностно обработанными волок-

На рис. 4 показаны аналогичные результаты, полученные на однонаправленных образцах с поверхностно обработанными волокнами, изготовленных из препрега с предварительно сгущенной

Рис. 4. Результаты испытаний при циклическом осевом нагружении однонаправленных композитов с поверхностно обработанными высокомодульными волокнами, изготовленных из пропитанных жгутов с предварительно загустевшей эпоксидной смолой Шелл Эпикот 828/DDS/BF3400; объемная доля волокон 61%, 7000 цикл/мин; сжимающие напряжения отложены в положительном направлении 16].

Рис. 5. Результаты усталостных испытаний при осевом пульсирующем растяжении однонаправленных композитов с поверхностно обработанными высокомодульными волокнами, изготовленных из предварительно пропитанных листов (листов препрега); предварительно сгущенная эпоксидная смола Шелл Эпикот 828/DDS/BF3400; объемная доля волокон 62%, 7000 цикл/мин [6]. а — статические свойства на растяжение.

Рис. 6. Результаты испытаний при циклическом осевом нагружении ортогонально армированного (0—90°) 11-слойного композита с поверхностно обработанными высокомодульными волокнами, изготовленного из листов препрега; предварительно сгущенная эпоксидная смола Шелл Эпикот 828/DDS/BF3400; объемная доля волокон 63%, 7000 цикл/мин [10].

В работе [2] выражено мнение, что, хотя статическая усталость или эффекты длительного нагружения имеют место, однако в основном признается, что для армированных пластиков, эти явления, по-видимому, несущественны. Ввиду значительного различия видов разрушения композитов с поверхностно обработанными и необработанными волокнами, кажется довольно стран-

На рис. 14 показана температурная трещина в образце с необработанными волокнами. Такие трещины гораздо более многочисленны в образцах с необработанными волокнами, чем с поверхностно обработанными, однако они существуют и в тех, и в других. В докладе [10] сообщалось, что эти поперечные температурные трещины, по-видимому, не распространяются при усталостном нагружении.

Рис. 15. Начало разрушения в образце из ортогонально армированного (О—90°) композита с поверхностно обработанными высокомодульными волокнами; предварительно сгущенная смола Шелл Эпикот 828/DDS/BF3400 [10].

Под действием статического сжимающего напряжения, при циклическом пульсирующем сжатии и при нагружении с циклом растяжение — сжатие свойства композитов с необработанными волокнами были несколько хуже, чем с поверхностно обработанными при том же составе смолы. Механизм разрушения при сжатии можно понять при изучении неразрушившихся усталостных образцов, в которых иногда обнаруживается локальное выпучивание волокон на поверхности образца. Путем воздействия

Дальнейшее развитие поврежденное™ зависит в некоторой степени от типа образца. В образцах из однонаправленных композитов, полученных мокрой укладкой необработанных волокон в эпоксидную матрицу, поверхность разрушения нормальна линии действия нагрузки и содержит большое количество отдельных выпученных волокон. В случае обработанных волокон поверхность разрушения оказывается расположенной под некоторым углом к оси нагружения. В ортогонально армированных материалах обнаружено, что разрушения возникают также на поверхностях раздела слоев, и образец разрывается на части по этим поверхностям раздела. Образцы с поверхностно обработанными волокнами чаще содержат группы выпученных волокон, а не отдельные потерявшие устойчивость волокна.

1—11-слойный ортогонально армированный композит с поверхностно' обработанными высокопрочными (типа II) углеродными волокнами 'fllfe 2 — однонаправленный стеклопластик [3]; 3 — ортогонально армированный стеклопластик [3J; 4 — однонаправленный углепластик с поверхностно обработанными высокомодульными (типа I) волокнами [11]; 5 — однонаправленный стеклопластик [7]; 6—11-слойный ортогонально армированный углепластик с поверхностно обработанными высокомодульными (типа I) волокнами [11]; 7—11-слойный ортогонально армированный углепластик с необработанными высокомодульными (типа I) волокнами [11].

Для длительно работающих быстроходных передач N^ ^ NffGa> следовательно, ZN = 1, что и учитывает первый знак неравенства в формуле (2.1). Второй знак неравенства ограничивает допускаемые напряжения по условию предотвращения пластической деформации или хрупкого разрушения поверхностного слоя: Z^max — = 2,6 для материалов с однородной структурой (улучшенных, объемно-закаленных) и Z/vmax = 1,8 для поверхностно-упрочненных материалов (закалка ТВЧ, цементация, азотирование).

где YNmax — 4 и q - 6 —для улучшенных зубчатых колес; YNmax = 2,5 и q = 9 для закаленных и поверхностно упрочненных зубьев. Число циклов, соответствующее перелому кривой усталости, NFG = 4 106.

У поверхностно-упрочненных колес переменные напряжения в подкорковом слое могут вызывать отслаивание материала с поверхности.

В проверках прочности под действием редких или единичных больших пиковых перегрузок (при опасности таковых) допускаемые контактные напряжения для улучшенных и объемно-закаленных зубьев [а]я = 2,8ат, а для поверхностно упрочненных 44Я

где n = 0im/tj коэффициент запаса прочности по средним значениям; Ош] -- среднее значение предела контактной а// ц,„или изгибной а,.. Игп выносливости; о среднее значение действующего контактного а/, или изгибного п,, напряжения (вычисляемое при средних значениях коэффициентов нагрузки); i>/.-ц,,, • коэффициент вариации пределов выносливости, принимаемый равным 0,08...0.1 для улучшенных нормальных и нормализованных зубчатых колес и 0,1...0,14 для поверхностно-упрочненных; для vfn,m значения меньше на 10...20 %, ;р„ коэффициент вариации действующих напряжений, равный ;•,, или 0,5и,, соответственно для напряжений изгибных или контактных.

Приведены результаты испытаний поверхностно упрочненных материалов на ударный изгиб с осциллографированием процесса разрушения и износостойкость.

Широкое распространение технологии нанесения покрытий сдерживается слабым развитием специальных методов оценки структуры и свойств поверхностно-упрочненных материалов. Это обстоятельство, а также отсутствие квалифицированного, научного анализа результатов исследований не только затрудняет возможность оптимизации режимов нанесения покрытий, но и может привести к компрометации бесспорно прогрессивной технологии.

При выборе материалов и покрытий для опор типа «подпятник» i может быть использована машина торцевого трения верчения (схема 1—1). Машину торцевого трения скольжения (схема 1—4) применяют для оценки износостойкости покрытий при работе в паре трения «диск—палец». Машина (схема 1—3) предназначена для исследования покрытий при нагружении в вакууме, триботехнические характеристики покрытия оцениваются по дальности отскока предварительно раскрученного шарика. Принципы испытаний на машинах 1—2, 1—5, 1—6 ясны из схем. В машинах торцевого трения скольжения (схемы 1—7; 1—8) моделируется работа при возвратно-поступательном движении. При выборе материалов и покрытий для подшипников применяются машины трения по схемам 2—2 и 2—4. Износ узлов типа «вал—втулка» может быть определен на машинах периферийного трения скольжения (схема 2—5). Износостойкость поверхностно-упрочненных деталей подшипников оценивается на машинах (схемы 2—6, 2—7, 2—8), моделирующих трение шариков в гнездах сепараторов. Моделирование условий работы муфт, демпферов тормозных устройств и других узлов, передающих или рассеивающих кинетическую энергию, осуществляется на машинах по схемам 2—1^ 2—2, 2—3. Контактная выносливость при качении может быть определена при реализации схем третьей группы. Лабораторные испытания на изнашивание элементов подшипников осуществляются на машинах трения четвертой группы, которые воспроизводят качение шариков по желобным кольцам [12].

В книге обобщаются материалы по сортировке сплавов, оценке химической чистоты металлов, термической и механической обработки, качества поверхностно-упрочненных слоев, оценке прочности и твердости.

Индукционная структуроскопия включает сортировку материалов по маркам, оценку степени их химической чистоты, выявление и оценку неоднородных по структуре зон,, оценку глубины и качества химико-термических и других поверхностно-упрочненных слоев, контроль правильности выполнения термической и механической обработки, оценку внутренних напряжений, а также решение других проблем, связанных со структурой поверхностных слоев. Дело не ограничивается 'Пассивной регистрацией изменений структуры. При выработке ресурса, а также после различных аварийных ситуаций возникает необходимость оценить степень повреждения деталей конструкции, предсказать оставшийся до разрушения запас прочности. Прогнозирование—важная государственная задача. В полном объеме ее удается решить лишь привлекая различные методы испытаний.

Коэрцитиметры применяют для контроля качества термической обработки, оценки твердости, толщины поверхностно-упрочненных слоев и т. п. Они имеют приставной электромагнит, питающийся от источника постоянного тока. При измерениях намагничивают и размагничивают деталь. Об отсутствии поля судят по отклонению рамки с током или по показаниям измерителя поля, феррозон-довый датчик которого встраивается в электромагнит.