Трещина, зарождение на поверхности детали

Трение колес шасси о ВПП 18 Трещина, зарождение на поверхности детали 103 [c.389]

Из теории раскрытия и закрытия трещин следует, что при нагружении изгибом у трещин, выходящих на поверхность детали, максимальное упрочнение материала будут иметь место в вершине трещин и в месте зарождения (у основания). Минимум упрочнения должен находиться на середине трещины. По такой же закономерности должна распределяться величина накопленной пластической деформации. Степень упрочнения материала по мере удаления от края трещины должна уменьшаться по зависимости, близкой к экспоненте. [c.64]

Очагом зарождения усталостной трещины в основании галтельного перехода в картере № 3 явился каскад поверхностных несплошностей материала общим размером 4 х 1 мм (рис. 13.11). Выявленные в очаге поверхностные несплошности были покрыты слоем грунта и эмали, что свидетельствовало об их производственном происхождении. Несплошности материала образовали на поверхности детали "козырек" под углом около 45" [c.676]

Зарождение трещин. Возникновение усталостной трещины не обязательно начинается на поверхности детали. Иногда трещина зарождается внутри детали в том месте, где металл имеет какой-нибудь дефект, скажем, инородное мелкое включение или раковину. [c.103]

Чаще всего очаг образуется на поверхности детали, что указывает на пониженную выносливость поверхностных слоев. Пониженная сопротивляемость поверхностных слоев циклическим нагружениям объясняется тем, что они 1) подвержены (при изгибе и кручении) действию максимальных напряжений 2) имеют различные поверхностные дефекты, которые служат очагами зарождения усталостной трещины 3) подвержены действию окружающей среды, которая может снижать их выносливость. [c.407]

Зарождение трещин усталости на гюверхности изделия происходит не только при циклических напряжениях изгиба и кручения, но и при циклическом растяжении — сжатии. Трещина усталости и в этом случае чаще всего образуется на поверхности детали, так как наружные слои детали хуже сопротивляются циклическим напряжениям. [c.122]

Коррозионно-усталостные разрушения детали наблюдаются при одновременном действии коррозии и знакопеременной нагрузки. Например, такие детали несущих кузовов, как стойки, дуги каркаса, несущие элементы облицовки и др. при движении автомобиля подвергаются знакопеременным нагрузкам и в условиях коррозионной среды подвергаются коррозионной усталости. Под влиянием коррозии на поверхности детали может возникнуть микроскопическое точечное коррозионное разрушение металла (питтинг), которое может стать концентратором напряжений и причиной зарождения микротрещины. Развитие трещины усталости под воздействием коррозионной среды протекает более интенсивно по сравнению с обычным усталостным разрушением. [c.139]

Зарождение трещины в диске произошло с наружной поверхности галтельного перехода ступичной части диска в полотно, где начинались эксплуатационные усталостные разрушения дисков двигателя Д-30. Очаг трещины представлял собой зону хрупкого разрушения материала с характерными расходящимися от зоны зарождения трещины "лучами", которые позволяют судить о направлении роста трещины от поверхности детали вглубь материала. Место расположения очага подтверждалось также ориентировкой усталостных бороздок на последующих этапах роста трещины, которые внешне выглядят как "волны", расходящиеся от зоны зарождения трещины. [c.489]

Применительно к магниевому сплаву, из которого изготовлен картер редуктора, имеет место расположение дефекта практически у поверхности детали. В этом случае рассмотренные выше соотношения применимы для оценки уровня напряжения, при котором произошло страгивание трещины. Эту оценку можно провести для средней величины а г = 0,443, поскольку для магниевых сплавов влияние пористости на зарождение трещин следует рассматривать как среднее между наиболее слабыми литыми алюминиевыми сплавами [c.671]

Роль величины зерна в зарождении трещин выявляется при комбинированной структуре, когда на поверхности литой детали создается мелкое зерно, а все остальное сечение имеет крупное зерно. Этого достигают созданием многочисленных центров кристаллизации у поверхности отливки. В результате поверхность отливки получается мелкозернистой, а в сердцевине сохраняется крупное зерно. Такая структура наиболее целесообразна с точки зрения сопротивления термоусталости. Кроме того, модифицирование приводит к увеличению стабильности характеристик длительной прочности и повышает пластичность (на 40—50%—в тонкостенных конструкциях при сквозном мо- [c.90]

В местах напрессовки на вал деталей (шестерен, колец подшипников и т. п.), а также в других случаях контакта сопрягаемых деталей возникает резкое снижение (в 3—6 раз) пределов выносливости детали. При этом зарождение усталостной трещины начинается, как правило, у края напрессованной детали. После рас-прессовки соединяемых деталей на поверхности можно обнаружить следы коррозии в виде затемненных пятен, каверн, а также красный порошок, частицы которого в большинстве случаев представляют собой окислы железа (Ре Оз) при сопряжении стальных деталей. [c.107]

Обратными разрушению гладких образцов, обусловленному зарождением усталостной трещины, являются разрущения образцов, имеющих острые концентраторы напряжений. Ими могут быть дефекты в сварочных швах или дефекты, связанные с особенностями конструкции (например, в самолете Комета-1 , где концентрация напряжения у острых углов окон в фюзеляже оказалась достаточной для зарождения и роста трещин в нормальных условиях эксплуатации циклы повышения и понижения давления, порывы ветра, вибрации, грубые посадки и т. д.). Можно предположить, что при циклическом нагружении у основания концентратора напряжения происходят последовательно те же самые события (т. е. развитие дислокационной субструктуры, локализация скольжения, образование трещин в полосах скольжения), что и на поверхности гладкого образца. Однако, если коэффициент концентрации напряжений велик, то развитие этих событий будет происходить при небольшом внешнем напряжении, поэтому стадия II роста трещины не обязательно быстро приведет к окончательному разрушению. Трещина будет распространяться с ускорением, но скорость ее продвижения будет настолько малой, что работоспособность детали будет гарантирована в течение долгого времени, несмотря на растущую в ней трещину. Такой подход к оценке работоспособности требует знания как окончательной вязкости материала, так и связи скорости роста трещины с напряжениями, возникающими в процессе службы детали. [c.225]

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]

Вырезанный излом помещают на предметный столик светового микроскопа, имеющего микрометрические винты, с помощью которых в последующем будет координирована величина перемещения излома. Рекомендуется (для проведения в последующем более точных измерений скосов пластической деформации) проводить разрезы перпендикулярно излому и наружной поверхности образца или детали. Получаемые темплеты (каждый из которых соответствует зафиксированному предварительно расстоянию от зоны зарождения трещины) помещают на световой мщ<ро-скоп и исследуют вдоль контура скоса пластической деформации. [c.300]

Рис. 4.5. Схема поверхностного упрочнения круглой детали при наличии резкой концентрации напряжений, приводящей к перемещению очага зарождения усталостной трещины на поверхность

Процесс циклического нагружения элемента конструкции в условиях эксплуатации сопровождается постепенным накоплением повреждений в материале до некоторого критического уровня, который может быть охарактеризован с привлечением различных методов и средств исследования. Выбор средств определяется применяемыми критериями в оценке самого предельного состояния и его фактической реализацией к рассматриваемому моменту времени, как это было рассмотрено в предыдущей главе. Даже при отсутствии в детали трещины можно с большой достоверностью утверждать, что после длительной наработки в эксплуатации последующее после проверки нагружение может вызвать быстрое зарождение и далее распространение усталостной трещины. Оценка состояния материала с накопленными в нем повреждениями и прогнозирование последующей длительности эксплуатации до появления трещины, установление периодичности контроля за состоянием детали подразумевают использование структурного анализа на базе физики металлов. Это подразумевает обязательное применение методов механики разрушения для оценки длительности роста трещины и обоснования периодичности осмотров на всех стадиях зарождения и распространения трещин. Однако многопараметрический характер внешнего воздействия на любой элемент конструкции делает неизбежным введение в рассмотрение процесса накопления повреждений в конструкционных материалах с позиций синергетики, следовательно, возникает новое представление о процессе распространения трещин. Всю совокупность затрат энергии внешнего воздействия, вызвавших разрушение элемента конструкции, интегрально характеризуют достигнутое на определенной длине трещины предельное состояние, единичная реализация процесса прироста трещины и сформированная в результате этого поверхность разрушения. [c.79]

Процесс изнашивания протекает так на площадках фактического контакта материал подвергается многократной упругой и пластической деформации, что приводит к разупрочнению, разрыхлению в отдельных местах структуры материала с последующим отделением небольших блоков. Процесс разрыхления, вероятно, подобен процессу зарождения и развития усталостной трещины в детали под действием циклических нагрузок. Поверхностная пластическая деформация приводит также к охрупчиванию материала на отдельных микроучастках и его выкалыванию. Не исключаются повреждения, связанные с взаимным внедрением микроучастков поверхностей без разрушения масляной пленки. [c.180]

Изменение размера зерна. На основании опытных данных можно сделать вывод о том, что сопротивление возникновению трещин выше у материалов с мелким зерном, а сопротивление дальнейшему распространению их выше у крупнозернистой структуры. Это обстоятельство подтверждалось и при испытании сплава ЖС6-У с направленной кристаллизацией. Роль размера зерна в зарождении трещины особенно заметна при комбинированной структуре, которая формируется при отливке детали путем поверхностного модифицирования. Поверхность отливки получается мелкозернистой, а в сердцевине сохраняется крупное зерно. Такая структура обеспечивает высокое сопротивление термической усталости. Кроме того, модифицирование приводит к увеличению стабильности характеристики длительной прочности и повышает пластичность (в тонкостенных конструкциях при сквозном модифицировании пластичность повышается на 40. .. 50%). [c.173]

Процесс разрушения характеризуется зарождением усталостной трещины, как правило, у поверхности, где возникает концентрация напряжений вследствие микронеровностей, и постепенным развитием ее в глубь детали. Однако в некоторых условиях (малая толщина упрочненного слоя, большие значения контактных напряжений) трещина может зарождаться под поверхностью и в процессе развития выходить наружу. Развитие глубинных усталостных трещин сопряжено с действием циклических касательных напряжений, достигающих наибольшего значения на некоторой глубине под поверхностью контакта. Направление развития усталостных трещин совпадает с направлением действия касательных напряжений. Силы трения на контактирующих поверхностях увеличивают значение касательных напряжений. [c.183]

Считают, что второй пер,иод связан с интенсивным образованием вакансий и их оттоком в субмикроско-пические нарушения сплошности. С появлением субми-кроскопических трещин плотность дислокаций уменьшается и, следовательно, облегчается движение доменных границ. Поэтому если в первом периоде магнитная проницаемость снижается, а электрическая проводимость не изменяется, то во втором периоде магнитная проницаемость увеличивается, а электрическая проводимость снижается. В третьем периоде субмикроскопические трещины перерождаются в микротрещины. При этом движение доменных границ еще больше облегчается, что вызывает увеличение магнитной проницаемости. При увеличении напряжений плотность образующихся полос скольжения выше и поэтому трещины появляются раньше. Важным предшественником их появлеиия является возникновение на поверхности детали шероховатости. На процесс упрочнения при начальных стадиях зарождения трещины оказывает влияние большое число факторов (вид нагружения, способ задания нагрузки, уровень нагружения, асимметрия цикла и т. д.). Общая долговечность образца с увеличением его размеров уменьшается, [c.160]

Кавитационная эрозия вызывается механическим воздействием гидравлических ударов потока жидкости, в результате чего мельчайшие частицы металла отрываются от поверхности изделия и уносятся. При определенных условиях в обтекаюшем деталь слое жидкости возникают зоны пониженного давления, приводящие к зарождению так называемых кавитационных пузырьков. Когда пузырьки замыкаются, по поверхности металла происходят гидравлические удары, разрушающие ее. Термическая усталость возникающая в результате действия циклических нагревов и охлаждений, приводит к образованию на поверхности детали сетки трещин. [c.32]

Большим количеством исследований убедительно доказано влияние состояния ПС на усталостную прочность деталей. Дефекты и неровности на поверхности детали, работающей в условиях циклической и знакопеременной нагрузки, вызывают концентрацию напряжений, играют роль очагов субмикро-скопических нарушений сплошности металла ПС и его разрыхления, первопричиной зарождения усталостных трещин. [c.88]

Влияние концентрации напряжений. Наиболее важным фактором, снижающим предел выносливости, является концентрация напряжений, вызванная резким изменением сечения детали. Ко1щентра-торами напряжений на практике являются шпоночные канавки, отверстия в детали, нарезки на поверхности, малые радиусы закруглений в местах резкого изменения размеров сечения и т. п. Концентрация напряжений, как правило, содействует зарождению усталостной трещины, которая, развиваясь, приводит в конце концов к разрушению детали. [c.601]

Достижение предела усталости для материала оказывается возможным только в ограниченной области циклического нагружения. При возрастании числа циклов нагрулсения даже для сталей, для которых не наблюдались разрушения на базе 10 -10 циклов, дальнейшее нагружение сопровождается появлением разрушений [99]. Исследования на круглых образцах стали SUJ2, содержащей С — 1,01 % и Сг — 1,45 %, при частоте изгиба с вращением 50 Гц влияния длительного нагружения на усталостную прочность показали следующее (рис. 1.17). Постепенное снижение уровня напряжения позволяет достичь второго предела усталости. Разрушения материала между двумя пределами усталости связаны с возникновением усталостной трещины под поверхностью элемента конструкции. Поэтому основная долговечность детали с трещиной определяется периодом ее зарождения и распространения до выхода на поверхность. В рассмотренных результатах эксперимента соотношение между первым и вторым пределом усталости составило 0,552. [c.55]

При коррозионном растрескивании детали и конструкции разрушаются вследствие зарождения на их поверхности и последующего углубления в материал трещин. Само разрушение происходит практически мгновенно в резуштате долома по месту наиболее глубокой трещины. Трещины при этом обычно направлены перпендикулярно к действию растягивающих напряжений, а при кручении — под, углом в 45°. Трещины могут иметь как транскристаллитный, так и межкристаллитный характер. Видимые на поверхности материала трещины появляются не сразу, их появлению предшествует скрытый (инкубационный) период. В развитии трещин растрескивания мбжно вьщелить три этапа зарождение трещины, собственно развитие трещины и мгновенное (спонтанное) разрушение металла. Продолжительность первого и второго этапов, учитывая, что третий протекает мгновенно, и определяет долговечность деталейи конструкций [8,17]. [c.41]

Процесс разрушения в данном случае заключается в зарождении усталостной трещины, как правило, на поверхности и постепенным развитием ее в глубь детали. Контактная выносливость характеризуется пределом усталостного выкрашивания, представляющего собой величину контактного давления при заданном числе циклов, не приводящим к образованию питтингов. Так как возникновение питтингов связано с дейст-вием циклических контактных напряжений, для повышения долговечности деталей нужно стремиться снижать удельные нагрузки в местах контакта и повышать прочность металла. [c.73]

Необходимо упомянуть важный практический случай, когда деталь подвергается одновременному воздействию циклических и растягивающих напряжений, средняя величина которых довольно велика. В случае обычных усталостных испытаний гладких образцов усталостная прочность только слегка понижается с увеличением среднего напряжения цикла (соотношение Гербера). Небольшая величина среднего напряжения цикла оказывает соответственно небольшое влияние на усталостную прочность, так как она определяется стадией зарождения трещины под влиянием знакопеременных срезывающих напряжений. Однако если трещнны уже образовались на поверхности в результате фреттинга, то предел усталости будет зависеть от условий распространения трещин, и они (условия) в свою очередь будут функцией как переменных, так н растягивающих напряжений [13]. На рис. 5.49 показано снижение усталостной прочности в результате приложения растягивающих напряжений к циклически нагруженной детали, подвергнутой фреттингу. [c.301]

Л, Б. Эрлих дает такое объяснение природы терморастрескивания. Быстрый нагрев поверхности трения при большом градиенте температуры по глубине вызывает в поверхностном слое напряжения сжатия. Эти напряжения значительно превосходят по абсолютной величине растягивающие напряжения в остальной части детали и обусловливают при определенных условиях неустойчивость упругого или упругопластического состояния этого слоя. Такими условиями является высокий нагрев поверхностного слоя или переход его в пластическое состояние при этом модуль упругости материала принимает малые значения. Этот слой становится подобным сжатой пластине или оболочке из эластичного материала на упругом основании. Неустойчивость исходной формы приводит к образованию гофра. Цилиндрическая поверхность бандажа или барабана превращается в гофрированную, причем выступы и впадины идут параллельно оси. Выступы волнистой поверхности концентрируют нагрузку, происходит их перегрев, они становятся местами подплавле-ния и очагами зарождения трещин. [c.235]

Наклеп понижает плотность металла из-за нарушения порядка в размещении атомов при увеличении плотности дефектов и образовании ми-кропор. Уменьшение плотности используют для увеличения долговечности деталей, которые при эксплуатации подвержены переменным нагрузкам. С этой целью применяют поверхностное пластическое деформирование детали с помощью обдувки дробью или обработки специальным инструментом. Наклепанный слой стремится расшириться, встречая сопротивление со стороны ненаклепанных участков детали. В результате в этом слое возникнут напряжения сжатия, а под ним, на большем расстоянии от поверхности, появятся напряжения растяжения. Сжимающие напряжения в поверхностном слое замедляют зарождение усталостной трещины и тем самым увеличивают долговечность деталей. [c.132]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...