ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Внутренние напряжения из "Основы конструирования. Кн.1 " В материале неизбежно существуют внутренние напряжения, возникающие при изготовлении деталей, а также в процессе эксплуатации. Реальная прочность детали зависит от взаимодействия внутренних напряжений и напряжений, вызываемых действием внешних нагрузок. [c.150] К числу упрочняющих факторов относятся процессы тренировки материала действием кратковременных Напряжении, превосходящих предел текучести деформационное упрочнение, вызываемое структурными изменениями в напряженных микрообъемах материала самопроизвольно протекающие процессы старения, сопровождающиеся кристаллической перестройкой материала и рассеиванием внутренних напряжений. Положительно влияет приспособляемость конструкции — общие плИ местные Пластические дефор.мапии, возникающие под действием Перегрузок п вызывающие перераспределение нагрузок. Определенный упрочняющий эффект дает износ первых стадий (сглаживание микронеровностей), способствующий увеличению фактической площади контактирующих поверхностей, снижению пиков давлений и выравниванию нагрузки на поверхности. [c.150] Дефекты, возникающие при изготовлении детали и эксплуатации, в значительной мере являются случайными. Это обстоятельство отчасти объясняет хорошо известный факт рассеивания прочностных характеристик деталей. Некоторые детали из одной и тон же партии имеют высокую долговечность, а другие — очень низкую в результате оставшихся веза.ме-ченными первоначальных или возникших при эксплуатации новых дефектов. [c.150] Основной источник внутренних напряжений при горячей обработке давлением — это неодинаковость условий течения металла в сечениях, различно ориентированных относительно действия деформирующего инструмента. Особенно часто неоднородности возникают на участках переходов, в зонах сопряжения сечений различной толщины, в наружных п внутренних углах. [c.151] В легированных сталях опасным дефектом являются флокены (незава-рившиеся водородные пузырьки). [c.151] Высокие местные напряжения возникают в сварных соединениях при остывании и усадке расплавленного металла шва. Локальные напряжения образуются также в зоне дефектов шва (непровары, подрезы, рыхлоты, включения окислов, шлаков п т. д.). [c.152] Напряжения второго рода возникают вследствие неоднородности кристаллического строения и различия физико-механических свойств фаз и структур сплавов. Фазы, например в черных металлах, феррит, аустенит, цементит, графит обладают различной кристаллической решеткой их плотность, прочность и упругость, теплопроводность, теплоемкость, характеристики теплового расширения различные. Структуры, представляющие собой смесь фаз, например перлит в сталях, а также закалочные структуры, в свою очередь, обладают отличными от смежных структур свойствами. Различие кристаллической ориентации зерен металла обусловливает анизотропию физико-механических свойств микрообъемов металла. В результате совместного действия этих факторов возникают внутри-зеренные и межзеренные напряжения еще в нронессе первичной кристаллизации и при последующих прев эащениях во время охлаждения. При высоких температурах напряжения уравновешиваются благодаря пластичности материала. Однако они проявляются в низкотемпературной области, возникая при фазовой перекристаллизации и выпадении вторичных и третичных фаз (фазовый наклеп), при каждом общем или местном повышении температуры (из-за различия теплопроводности и коэффициентов линейного расширения структурных составляющих), приложении внешних нагрузок (из-за различия и анизотропии механических свойств), а также нрп наклепе, наступающем в результате общего или местного перехода напряжений за предел текучести материала. [c.152] Множественные микронапряжепня переходят в макронапряжения, охватывающие значительные участки или весь объем металла, как это происходит при фазовом наклепе. С другой стороны, фазовый наклеп, вызывая увеличение плотности дислокаций, искажение кристаллических решеток и границ кристаллических блоков, порождает во всем объеме металла субмикронапряжения. [c.153] Наиболее опасны макродефекты, создающие зоны растягивающих напряжений первого рода. При наложении рабочих растягивающих нагрузок в этих зонах возникают пики напряжений разрыва. Вместе с тем при приложении рабочих нагрузок макродефекты действуют как концентраторы напряжений, еще больше повышая и без того повышенный уровень напряжений. [c.153] Современная технология-располагает эффективными средствами предупреждения и исправления макродефектов. [c.153] Дефекты, возникающие на первичном этапе, — при плавке, в значительной степени устраняются ведением плавки под вакуумом в электро- или электронно-лучевых печах, рафинированием стали, электрошлаковым переплавом и т, д. Дефекты слитка уменьшают разливкой под вакуумом, обеспечением равномерной кристаллизации слитка, а также применением способа непрерывной разливки. [c.153] Дефекты литья устраняют приданием отливкам рациональных форм, способствующих равномерной кристаллизации металла рациональным выбором формовочных материалов вакуумированием литья и применением специальных способов литья. [c.153] Закалочные напряжения снижают рациональным ведением процесса (ступенчатая, изотермическая закалка). [c.154] Напряжения, вызываемые механической обработкой, устраняют рациональным выбором режимов резания и удалением поврежденного Слоя при отделочных операциях (микрошлифованип, абразивно-ленточном шлифовании, хонинговании, суперфинишировании, силовом полировании и т. д.). [c.154] Вернуться к основной статье