ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Структурные изменения и кинетика разрушения металлов п сплавов в условиях объемного циклического нагружеГлава третья Физическое обоснование усталостной природы износа Методика исследования закономерностей структурных изменений из "О природе разрушения поверхности металлов при трении " Проведение эксперимента. Анализ литературных данных свидетельствует о том, что процесс разрушения металлов и сплавов при объемном циклическом деформировании характеризуется однозначными закономерностями структурных изменений только в области малоцикловой усталости. На этом основании область контактных давлений, превышающих предел текучести материала, была выбрана для анализа закономерностей структурных изменений при трении. Малоцикловая усталость (область пластического контакта) реализуется преимущественно при сухом трении скольжения при больших контактных давлениях и температурах выше 100 °С. В этих условиях работают муфты, тормозные устройства, опорно-поворотные круги экскаваторов [20, 22, 51, 93]. Наиболее распространенным материалом в такого рода узлах являются стали и металлокерамики на железной основе. Выбор материала для исследования (сталь 45) обусловлен не только его практической применимостью в узлах трения, но и изученностью с точки зрения развития разрушения при объемном циклическом деформировании, что является необходимым условием для сопоставления механизма разрушения при объемной и фрикционной усталости. [c.38] Исследование проводилось на установке ГП, которая представляет собой машину серийной марки МПТ-1 [6], существенно модернизированную в лаборатории теории трения ГосНИИ машиноведения Д. Г. Эфросом. Установка была дополнена программным устройством для автоматического счета числа циклов, автоматического включения измерительных приборов и выключения двигателя после окончания испытаний. Предусмотрен также автоматический реверс и автоматическое нагружение и разгрузка на холостом ходу, если исследования проводятся при однонаправленном движении индентора. [c.38] Для непрерывного измерения линейного износа в процессе трения было изготовлено специальное приспособление на базе датчика линейных перемещений — механотрона 6МХ4С с номинальным диапазоном измеряемых перемещений 500 мкм [94]. [c.39] Рентгенографическое исследование. При движении индентора по поверхности образца материал последнего подвергается циклическому пластическому деформированию. Согласно [87, 88], в этих условиях все стадии разрушения материала характеризуются изменением ширины дифракционных линий, связанным с появлением микронапряжений и дроблением блоков. Для исследования механизма разрушения поверхностных слоев металлов при трении необходимо знать характер изменения обеих величин. [c.42] При определении величин микронапряжений Да/а и размера блоков D была принята методика, описанная в работе [98]. Исследование проводилось по двум линиям (110) a-Fe и (220) a-Fe. Уширение линий с малым значением суммы квадратов индексов (110) a-Fe обусловлено преимущественно дроблением блоков, а уширение линий с большим значением суммы квадратов индексов (220) a-Fe — возникновением микронапряжений. Выбор линий, принадлежащих одной отражающей плоскости, позволяет избежать ошибок, вызванных неравноосностью блоков. [c.42] Рентгенографическое исследование поверхности образцов иа стали 45 при всех режимах трения проводилось через каждые два прохода индентора. На дифрактометрах УРС-50И и ДРОН-0,5 в железном нефильтрованном излучении снимались линии (110) a-Fe (0 = 28°30 ) и (220) a-Fe (0 = /2°40 ). Профиль линий записывался на диаграммную бумагу при V h = 0,5 град/мин, Убум = = 4800 мм/ч и размере щелей 0,5 0,5 0,25. Ширина линий, за значение которой бралось среднее из трех измерений, определялась делением площади, ограниченной профилем линии и фоном, на высоту. [c.43] Точность определения ширины линий при такой методике 7—8%. Эталоном для нахождения геометрического уширения служили отожженные, лишенные искажений образцы из стали 45, которые затем испытывались на трение. [c.43] Нужно отметить, что если точность измерения ширины линий 7—8%, то внесение поправок на — а-дублет и геометрическое уширение, связанное с подбором аппроксимирующих функций, вносит дополнительную погрешность в полученные результаты. Анализ возможных ошибок показывает, что точность определения микроискажений и размера блоков зависит не только от точности измерения ширины линии, но и от величины отношения Р(22о)/Р(ио) независимо от того, какой функцией аппроксимируются формы кривых N (х) и М (х) [99]. В связи с этим определение размера блоков и микроискажений проводилось лишь в отдельных случаях для того, чтобы знать порядок этих величин и характер их изменения, а структурные изменения в материале оценивались в основном по изменению ширины линий (110) a-Fe и (220) a-Fe, измеренной с достаточной степенью достоверности. [c.43] Измерение электросопротивления. Электросопротивление исследуемого тела чувствительно как к нарушениям его сплошности, так и к степени пластической деформации, однако в силу ряда особенностей, этот метод при трении используется значительно меньше, чем другие физические методы исследования (электронография, электронная микроскопия, рентгеноструктурный анализ). [c.43] Питание моста осуществляется от сети переменного тока через стабилизатор и выпрямитель. В качестве измерительного прибора был использован гальванометр М195. Сила тока в измерительной цепи (ЗА) была подобрана экспериментально. При таком режиме работы нагревом образца под током можно пренебречь, а стационарный теплообмен между внутренними частями образца и поверхностью наступал в течение 10—15 мин. Измерения электросопротивления проводились только при стационарном теплообмене, при устойчивом балансе мостовой схемы. [c.44] При измерениях электросопротивления воспроизводимость результатов в значительной мере определяется способом закрепления на образцах токоподводящих и потенциометрических контактов, т. е. устройством измерительной каретки. После ряда проб была выбрана конструкция каретки, описанная в [103]. При такой конструкции разброс результатов составляет от 0,08 до 0,1% измеряемой величины, что несколько ниже возможностей моста ДМЛ-48 (0,05%) и является следствием неполной воспроизводимости положения образца при новой постановке его в каретку. [c.44] Величина сопротивления вычислялась как среднее арифметическое из шести замеров, каждый из которых состоял в свою очередь из двух измерений, выполненных при взаимно противоположных направлениях тока. Такая методика необходима для исключения возможного влияния термотоков, возникающих в схеме в местах контактов разнородных металлов. Так как во время измерений при прохождении тока возможен нагрев образца, вызывающий дополнительное изменение электросопротивления за счет температурной составляющей, то были проведены измерения температуры образца во время длительного пребывания его под током. Оказалось, что температура повышалась в продолжение 10—15 мин на 0,1°, оставаясь затем постоянной во все время пребывания образца под током. Следовательно, устанавливался стационарный режим теплообмена между внутренними частями образца и поверхностью. Критерием стационарности процесса может служить устойчивость баланса мостовой схемы, которая отсутствует при нестационарном режиме (показания гальванометра измерительной схемы сползают с нулевой отметки). Замеры производились только после стабилизации схемы при устойчивых нулевых показаниях гальванометра. Во время измерений тщательно контролировалась температура (до 0,1°), затем в результаты измерений вносилась соответствующая поправка, чтобы привести все замеры к 20 °С. [c.44] Вернуться к основной статье