ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Возникновение и развитие усталостных повреждений металла из "Несущая способность и расчеты деталей машин на прочность Изд3 " Зарождение усталостных трещин. [c.119] Многие детали машин в процессе работы испытывают действие переменных во времени напряжений. Если эти напряжения превышают определенный уровень, то в металле детали начинают происходить необратимые изменения, которые приводят к образованию тре-ш,ины. Трещина, постепенно развиваясь, в конце концов вызывает быстро протекаюш,ее разрушение детали. Это явление называется усталостью металла. [c.119] Физико-механическая природа процесса усталостного разрушения изучалась различными методами (рентгеновским, микроскопическим, измерением твердости и микротвердости, поляризационно-оптическим методом на хлористом серебре, электроноскопическим и другими) [14, 59, 60, 71, 80]. [c.119] Следы сдвига на разных этапах нагружения образцов из чистого никеля показаны на рис. 2 [60]. Они появляются и при напряжениях ниже предела выносливости. В этом случае особенно отчетливо проявляется неоднородность пластической деформации между зернами в некоторых зернах густая сетка линий скольжения, в то время как в других видны лишь слабые следы сдвига. [c.120] Кривые усталости по разрушению и по образованию первых следов скольжения представлены на рис. 4 [60, 71]. Из рисунка следует, что образование следов скольжения происходит и при напряжениях, значительно более низких, чем предел выносливости по разрушению. [c.121] При напряжениях, меньших предела выносливости, следы скольжения образуются уже при числе циклов 10 —10 . Число их постепенно растет с увеличением числа циклов вплоть до базы испытания (10 —1Q8 циклов), но в усталостную трещину они не переходят. При напряжениях, составляюш их примерно половину предела выносливости, следы скольжения появляются лишь в очень небольшом количестве зерен. Увеличение напряжения до 0,6 t i приводит к расширению следов скольжения, в то время как многие другие зерна не захватываются деформацией. [c.121] Особенности усталостных изломов. Усталостные изломы имеют характерные признаки, которые позволяют отличить их от изломов другого рода. На их поверхности можно различить пять зон и характерных особенностей (рис. 6) [61]. [c.121] Участок избирательного развития соответствует зоне развившейся трещины усталости. Эта зона часто имеет вид гладкой блестящей поверхности, на которой есть ряд характерных признаков, указанных выше. Шероховатость поверхности усталостной трещины бывает различной. [c.122] Часто в детали может зарождаться несколько трещин усталости из разных фокусов. В этом случае начальные трещины располагаются параллельно. В результате их последующего слияния на поверхности излома образуются ступеньки и рубцы. Чем выше уровень действующих напряжений, тем больше появляется на поверхности излома очагов зарождения трещин усталости, ступенек и рубцов. [c.123] Направление развития первоначальной трещины может измениться. При этом образуются зародыши трещин, развивающихся в другом направлении и называемых пасынковыми. От слияния пасынковых трещин образуются вторичные ступеньки и рубцы (см. рис. 6). [c.123] У ч а сток ускоренного развития является переходной зоной между участком собственно усталостного развития трещины и зоной долома. Эта зона образуется в течение нескольких циклов, предшествующих окончательному разрушению. [c.123] Зона долома образуется -на последней стадии излома и обладает признаками макрохрупкого разрушения. Изучение формы и свойств поверхности усталостных изломов позволяет в ряде случаев судить о характере усилий, вызвавших разрушение, о сте- пени перегруженности сломавшейся детали и т. д., что позволяет правильно определить причину, вызвавшую разрушение детали, и наметить мероприятия по предотвращению повторных разрушений. [c.123] После того, как зародыш трещины образовался, ее развитие связано с характером распределения напряжений. [c.123] Развитие трещины усталости на поверхности вала при переменном кручении показано па рис. 8. Трещина в начале циклического нагружения развивается на небольшом участке в направлении действия касательных напряжений, а потом отклоняется на 45° и распространяется по спирали, т. е. по поверхности действия наибольших нормальных напряжений. При быстром разрушении в условиях действия напряжений, значительно превышающих предел выносливости, трещина при кручении может развиваться вдоль образующей или по поперечному сечению. В этом случае направление развития трещины существенно зависит от дефектов обработки поверхности трещина развивается преимущественно вдоль следов от резца или шлифовального камня. На рис. 9 показаны примеры развития трещин при кручении в зависимости от механической обработки. Количественные закономерности развития усталостных трещин, полученные методами линейной механики разрушения, приведены в гл. 5. [c.124] Вернуться к основной статье