Разупрочняющихся материалов

Полученные на отдельных операциях дефекты, например, микротрещины, также могут развиваться или «залечиваться» на последующих операциях. Влияние черновых операций на показатели качества готового изделия проанализировано в работе [226], в которой показано, что после обточки и закалки заготовки при последующем шлифовании круг создает на участках микровыступов шероховатой поверхности тепловые удары, вызывающие мгновенный нагрев и структурные изменения поверхностного слоя металла. При чистовых режимах шлифования на участках обработанной поверхности, расположенных под выступами неровностей, возникают зоны отпущенного металла пониженной твердости,^ а при черновых — зоны твердого металла, претерпевшего вторичную закалку. В обоих случаях на границах разных структур развиваются значительные остаточные напряжения, снижающие долговечность деталей, а иногда вызывающие появление шлифовочных трещин. При шлифовании с охлаждением влияние тепловых ударов ослабевает.

Однако в практике эксплуатации машин, оснащенных несколькими приводами с гидравлическими турбомуфтами, возможны аварийные случаи запуска, при которых развиваются значительные динамические усилия.

\ Прерывистый распад не наблюдался в сплаве после старения I при температурах выше 950° С и ниже 850° С. При высоких темпе-! ратурах старения, очевидно, отсутствует движущая сила рекристаллизации, поскольку высокие упругие напряжения непрерывного выделения быстро релаксируют. В нижнем интервале температур старения (ниже 850° С) развиваются значительные искажения решетки, однако диффузионные процесса в этих условиях в значительной мере затруднены даже в отношении граничной i диффузии.

В точках со = со*/' величина Фхл (/со) 2 очень мало отличается от нуля вследствие того, что v/ мало. Если рассматривать идеальную жидкость, то, как уже отмечалось выше, при со = = col/1 величина Фхл (/со))2 = 0 (см. рис. 7). Если предположить, что на систему действует гармоническое возмущение A sin со t, то для со = со!;) в жидкости развиваются значительные колебания при любой амплитуде внешних сил. В этом случае жидкость играет роль динамического поглотителя колебаний, так как амплитуда колебания системы в целом для реальной маловязкой жидкости будет малой.

Все прицепы, полученные отгибом крайних витков, сильно деформируются и в них развиваются значительные напряжения изгиба, что является слабым местом этих конструкций.

При больших скоростях деформирования в материале заготовки развиваются значительные инерционные силы и при штамповке взрывом их необходимо учитывать. Ю. Н. Алексеев {!] разработал методику расчета процессов штамповки взрывом, основанную на использовании наиболее общих уравнений механики сплошных сред и физических закономерностей, проявляющихся в различных материалах при их деформировании; последние учитываются путем введения универсальной харак-

В качестве перспективных защитных покрытий, предотвращающих схватывание, были выбраны бориды. Наносились они методом диффузионного насыщения из порошка аморфного бора в вакуумной печи при остаточном давлении;^5-1СГ3 мм рт. ст. в интервале температур 1100—1300° С при выдержках до 3 час [8]. В результате образовались плотные с серым матовым цветом покрытия, сцепление которых с основой настолько прочно, что они не откалываются при последующей деформации образцов в процессе сварки. Лишь в диффузионных боридных слоях на сплаве 5ВМЦ после борирования при температуре выше!200°С, по-видимому, развиваются значительные внутренние напряжения, так как иногда имеет место самопроизвольное растрескивание и отслаивание покрытий.

Многочисленные обследования паровых котлов, поврежденных межкристаллитной коррозией, показали, что чаще страдают от этой коррозии нижние барабаны двух -или многобарабанных котлов, не имеющих устройств для растопочного разогрева. При частых растопках и остановках котлов, резких изменениях нагрузки, оставлении котлов в горячем резерве в их нижних барабанах развиваются значительные термические напряжения, способствующие увеличению неплотностей в заклепочных и вальцовочных соединениях и образованию в них концентрированного раствора едкого натра при агрессивной котловой воде. У поврежденных клепаных барабанов наибольшее количество трещин обнаружено в местах сопряжения продольных и поперечных швов как в наиболее жестких соединениях. У котлов, несущих длительно устойчивую нагрузку, межкристаллитная коррозия возникает значительно реже, чем у пиковых котлов.

Это необходимо потому, что ори 'плотном закрытии маховиком развиваются значительные осевые усилия, под действием которых тарелки «садятся»; в лучшем случае уплотнение тарелок и седел будет происходить не по всей рабочей поверхности, а только по ее части.

В пограничном слое развиваются значительные силы вязкого трения, и в нем касательные напряжения трения изменяются от максимального значения на стенке почти до нуля на небольшом расстоянии от нее. За профилем сбегающий пограничный слой взаимодействует с внешним потоком и образует область подторможенной жидкости, в которой поле скоростей постепенно выравнивается. Эта область называется аэродинамическим следом. Вихревые потери обусловлены наличием местных диффузорно-стей на профиле. Отрыв потока на профиле, связанный с натека-нием, чаще всего происходит вблизи входной кромки.

При действии больших напряжений в стеклообразных полимерах развиваются значительные деформации, которые по своей природе близки к высокоэластическим. Эти деформации были названы А. П. Александровым вынужденно-эластическими, а само явление — вынужденной эластичностью. Вынужденно-эластические деформации проявляются в интервале температур /хр— tc, а при нагреве выше tc они обратимы (рис. 202, а). Максимум на кривой соответствует условию do/de = 0 и называется пределом вынужденной эластичности. У полимеров с плотной сетчатой структурой под действием нагрузки возникает упругая и высокоэластическая деформация, пластическая деформация обычно отсутствует (фенолоформальдегидная смола в стадии резит). По сравнению с линейными полимерами упругие деформации составляют относительно большую часть, высокоэластических деформаций гораздо меньше. Природа высокоэластической деформации, как и в линейных полимерах, состоит в обратимом изменении кон-формации полимерной молекулы, но максимальная деформация при растяжении обычно не превышает 5—15 %.

Переход от жесткого к мягкому режиму нагружения вносит изменения в характер деформирования материала. При мягком нагружении, как и при жестком, изменение характера деформирования можно разбить на три периода. В первом периоде протяженностью от единиц до нескольких десятков циклов происходит некоторое увеличение ширины петли пластической деформации, во втором периоде для циклически разупрочняющихся материалов ее размах непрерывно возрастает. Для циклически упрочняющихся материалов ширина петли сокращается, а для циклически стабильных материалов она постоянна. В третьем периоде для всех материалов характерно увеличение ширины петли пластической деформации. Несущая способность определяется в основном длительностью первого и второго периодов, которые занимают более 0,9 от общей долговечности.

2) увеличение для циклически разупрочняющихся материалов;

Квазистатические разрушения происходят у циклически изотропных и анизотропных стабильных или разупрочняющихся материалов при нагружений с постоянной амплитудой напряжений (мягкое нагружение). При сравнительно небольшом числе циклов накопление односторонних пластических деформаций от цикла к циклу у указанных материалов заканчивается образованием явно выраженной шейки и разрушением, подобным разрушению при однократном нагружений. При увеличении числа циклов величины односторонне накопленных пластических деформаций на стадии разрушения уменьшаются и сами разрушения происходят с образованием макротрещин в зонах максимальных деформаций. При этих числах циклов изменяются виды, разрушения — квазистатические разрушения переходят в усталостные, характеризующиеся развитыми макротрещинами и малыми величинами односторонне накопленных деформаций.

Рассмотренные данные по прочности при мягком нагружении относятся к испытаниям в условиях симметричного цикла. Асимметрия напряжений Ra оказывает существенное влияние на долговечность в связи с особенностями сопротивления материалов деформированию при наличии среднего напряжения. Так, для циклически стабильных и разупрочняющихся материалов в интервале напряжений, приводящих к квазистатическому разрушению, долговечность определяется величиной максимального напряжения цикла (рис. 1.1.5). У циклически упрочняющихся материалов с усталостным типом разрушения малоцикловая прочность характеризуется амплитудными значениями напряжений (рис. 1.1.6).

где F (k) = 1//са — для циклически упрочняющихся материалов! F (k) = exp [p (k — 1)] — для циклически разупрочняющихся материалов. Здесь А, а и Р — параметры обобщенной диаграммы; / (S/2) — функция напряжений, вид которой определяется исход-

Как было показано выше, в результате экспериментального-изучения закономерностей сопротивления деформированию при малоцикловом нагружении установлено существование обобщенной диаграммы циклического деформирования, которая позволяет описывать процесс знакопеременного деформирования в диапазоне мягкого и жесткого нагружении, т. е. в условиях нерегулярного-нагружения, когда SW <^ ?да <; / (eW) — для циклически упрочняющихся материалов, / (е*1') <; 5W <^ SW — для циклически разупрочняющихся материалов, обобщенная диаграмма дает возможность с достаточной точностью определять напряжения и деформации после /с-го полуцикла нагружения.

Здесь F (Sf') = / (S^/2) = Фг (о'г-) определяется «мгновенной» диаграммой статического деформирования; S^ и к^ — интенсивности напряжений и деформаций, отсчитываемые от точки начала разгрузки в цикле; стг- — напряжения, отсчитываемые от точки перехода через нуль; Fl(k) = A/ka — для циклически упрочняющихся материалов, Рг (k) = А ехр [р (k — 1)] — для циклически разупрочняющихся материалов; F2 (t) = 1/(1 + + ctb); Ф2 (т) = 1/(1 + атт); t и т — время, отсчитываемое соответственно от начала процесса деформирования и от начала выдержки под нагрузкой; А, ос, р, с, Ь, а, т — экспериментально определяемые константы материала.

Явление циклической ползучести и квазистатического разрушения чаще всего связано с условиями асимметричного мягкого нагружения циклически стабильных и разупрочняющихся материалов. В условиях жесткого нагружения односторонняя деформация не накапливается и процессы циклической ползучести не реализуются. Квазистатическое разрушение всегда связано с направленным пластическим деформированием, по не всегда накопление односторонних деформаций сопровождается квазистатическим разрушением [11. Разрушение при циклической ползучести в малоцикловой области в общем случае может иметь и усталостный характер. При этом накопленная деформация достигает значительной величины, а разрушение происходит в результате образования и развития до критической величины усталостной трещины.

функции режима нагружения, изменения свойств материалов от числа циклов нагружения, то каждая из них в отдельности или их произведение при любой комбинации их индивидуальных значений для циклически разупрочняющихся материалов в результате циклического нагружения будет иметь меньшие значения по сравнению со значениями о> и со^ при статическом нагружении, т. е. значения KfC также будут меньше, чем Kic.

В зависимости от условий нагружения (уровень действующих напряжений и форма цикла), а также циклических свойств материалов к моменту разрушения накапливается та или иная доля усталостного и квазистатического повреждений, удовлетворяющих уравнению (5). Так, для циклически разупрочняющихся материалов при мягком нагружении возможны различные соотноше-

где SW и eW — соответственно напряжения и деформации в k-w полуцикле нагружения в координатах, начало которых совмещается с точкой разгрузки; функция F (SW, Т) = A [f (SM/2, Т) — 1], причем / (5W/2, Т) определяется диаграммой исходного нагружения при температуре Т, А — параметр обобщенной диаграммы, не зависящий от температуры; функция числа полуциклов нагружения^ (k, Т) = l/k* и Ft (k, Т) = exp [p (k — 1)] соответственно для циклически упрочняющихся и разупрочняющихся материалов.