Температуры влияние на усталость

Шероховатость поверхности. Влияние на усталость шероховатости поверхности, по сравнению с другими параметрами качества поверхностного слоя деталей, наиболее изучено. Однако в большинстве работ экспериментальных и теоретических устанавливается только качественный характер зависимости усталости от шероховатости поверхности и без учета наклепа и технологических макронапряжений, имеющихся в поверхностном слое после его обработки. Усталостные испытания проводили при комнатной температуре и низкочастотном нагружении. Влияние шероховатости поверхности на сопротивление усталости обычно оценивается различными коэффициентами концентрации напряжений, обусловливаемых геометрическими параметрами микронеровностей поверхности. Имеются также эмпирические формулы, устанавливающие зависимость сопротивления усталости от того или иного критерия шероховатости поверхности. Так, например, И. А. Одинг оценивает изменение сопротивления усталости в зависимости от шероховатости поверхности с помощью эмпирического коэффициента, имеющего следующий вид [56] [c.165]

При этом следует полагать, что для каждого металла и температуры его испытания существует определенная степень предварительной пластической деформации, которая обеспечивает в данных условиях максимальную прочность его при статическом и циклическом нагружении. Это положение экспериментально подтверждено в наших исследованиях. Наряду с закономерностями влияния на усталость параметров качества поверхностного слоя получены численные значения оптимальных величин предварительной пластической деформации для различных температур испытания жаропрочных сплавов из условий их максимальной прочности. [c.172]

Все описанные выше эффекты могут быть сильно изменены действием среды. Наиболее существенные эффекты при низкой температуре связывают с коррозией под напряжением, которая, как это отмечалось ранее, может явиться причиной быстрого распространения трещины и повлечет за собой хрупкий излом или полное разрушение. Кроме того, среда может оказывать существенное влияние на усталость либо в результате коррозионной усталости, когда усталостная трещина развивается из корро- [c.46]

Таблица 3.53. Влияние температуры испытания на сопротивление малоцикловой усталости полосы с отверстием (Л , = 2,5) при асимметричном растяжении [3,20]

Условие A0t 2o-o,2 в большинстве практических ситуаций не выполняется, поскольку пластическая деформация в цикле охлаждение— нагрев существенно зависит от механических свойств металла, характеристик его упрочнения при циклическом деформировании, часто охлаждения — нагрева и других параметров, которые могут существенно влиять на форму петли упруго-пластического гистерезиса. Также необходимо учитывать то, что при термической усталости материала циклическое деформирование происходит в определенном интервале температур и полуциклы нагрева и охлаждения могут оказывать различное влияние на металл. [c.237]

Следует отметить, что длительные выдержки напряженных образцов из титановых сплавов под слоем солей в интервале 250—500°С могут не привести непосредственно к коррозионным разрушениям, но резко снизить их работоспособность, в частности усталостную прочность. Интересные данные по этому вопросу получены Б.А. Колачевым с сотрудниками [46]. Для изучения влияния солевой коррозии на усталостные характеристики был взят сплав ОТ4 в виде листового материала толщиной 1 мм. Образцы, отожженные в вакууме при 670°С ч), выдерживали на воздухе без соли и с солевой коркой при 350 и 400°С в течение 96 ч под нагрузкой й без нее, а затем испытывали на усталость при 20°С. В табл. 7 представлены данные о влиянии солевой коррозии на число циклов до разрушения при растяжении-сжатии с коэффициентом асимметрии цикла 0,1. Максимальное напряжение цикла составляло 450 МПа. Выдержка образцов с солевой коркой при 350°С без приложения нагрузки не снижает числа циклов до разрушения. Число циклов до разрушения образцов с солевой коркой после выдержки при 400°С в 2,8 раза меньше, чем образцов, выдержанных на воздухе при 400 0 без солевой корки. При действии напряжений/ (температура 350°С) число циклов до разрушения образцов с солевой коркой в 6 раз меньше, чем образцов без солевого покрытия. Очагами усталостных разрушений служат коррозионные повреждения поверхности. [c.46]

Наиболее интенсивное влияние усталости на 7 р отмечается на первых стадиях циклического нагружения [76, 78]. До 50% общего повышения критической температуры падает на первые 10—30% ресурса долговечности разрушающего числа циклов. При дальнейшем росте числа циклов предварительного циклического нагружения Т р повышается менее интенсивно, вплоть до появления усталостной трещины. Сопоставление предельных Т р вблизи усталостного разрушения при различных амплитудах напряжений позволяет предположить, что влияние трещин усталости на повышение критической температуры хрупкости зависит не только от их глубины, но и от предыстории нагружения, а именно — от амплитуды циклических напряжений. [c.50]

Влияние усталости на критическую температуру хрупкости стали ВСт.Зсп в зоне термомеханического старения показано на рис. 29, б. В этом случае критическая температура хрупкости Г р зоны старения после сварки в исходном состоянии выше основного материала ВСт.Зсп более чем на 10°С. В процессе работы на усталость Г р основного металла и зоны старения повышаются до 20°С. При использовании результатов исследований [77, 103] следует учитывать, что усталость накапливалась при высокой частоте — 20 Гц, что редко встречается в технике. Повреждаемость металла при малых частотах нагружения может быть выше, так как накопление усталостных повреждений при реальных частотах (до 1000 Гц) развивается более интенсивно. Большинство исследователей считают, что повышение частоты нагружения до 1000 Гц не влияет на предел выносливости, но дальнейшее повышение вызывает рост сопротивления усталости так, при частоте 20.Гц предел выносливости повышается на 40%. [c.80]

Д.ЛЯ деталей ГТД основной спецификой первого этапа оптимизации технологии по критериям прочности яв.ляется необходимость моделирования при испытаниях на усталость весьма высоких эксплуатационных температур опасной зоны. В результате необходимо достаточно глубокое охлаждение патрона вибростенда для крепления образцов или деталей. Охлаждение диктуется не только стремлением повысить долговечность патрона, но и особыми требованиями к стабильности жесткости заделки j при испытаниях на высоких звуковых и ультразвуковых частотах циклов с ростом частоты быстро возрастает влияние упругой податливости заделки на уровень напряжений в образце а при фиксированном значении измеряемых амплитуд колебаний вершины образца А, а также на резонансную частоту /. [c.394]

Рассмотрены параметры качества поверхностного слоя, их зависимость от методов и режимов обработки, а также влияние на сопротивление усталости жаропрочных и титановых сплавов. Приведены экспериментальные значения усталости жаропрочных материалов при высокочастотном нагружении и рабочих температурах. [c.2]

В книге приведены результаты многолетних исследований авторов качества поверхностного слоя при различных методах и режимах обработки устойчивости параметров качества при изотермических нагревах в вакууме, их комплексного и раздельного влияния на сопротивление усталости при высокочастотном нагружении и рабочих температурах влияния частоты нагрул<ения на характеристики усталости жаропрочных сталей и сплавов при рабочих температурах. [c.5]

Физическое состояние поверхностного слоя деталей и его напряженность, обусловленные механической обработкой, оказывают существенное влияние на эксплуатационные свойства и прежде всего на их усталостную прочность. Остаточные напряжения и деформационное упрочнение поверхностного слоя в условиях циклического нагружения и рабочих температур могут положительно и отрицательно влиять на сопротивление материала усталости. В связи с этим представляет большой научный и практический интерес изучение устойчивости поверхностного наклепа и остаточных макронапряжений после механической обработки в зависимости от температуры и продолжительности нагрева. [c.131]

Влияние сплошного наклепа на усталость металлов и сплавов при высоких температурах мало изучено, известны лишь отдельные работы. В них обычно дается качественная оценка влияния наклепа на усталость [45, 65, 83]. [c.171]

Обзоры работ о влиянии поверхностного наклепа на сопротивление усталости сталей и сплавов при комнатной температуре имеются в работе [20, 43]. В этих работах влияние наклепа на усталость обычно рассматривается совместно с остаточными макронапряжениями. [c.171]

Анализ результатов испытаний на усталость показывает, что влияние методов обработки на характеристики усталости при комнатной температуре с увеличением базы испытаний возрастает. При большой базе испытаний (Л = 10 циклов) усталость сплава при комнатной температуре зависит главным образом от упрочнения поверхностного слоя (наклеп). Наибольшее значение сопротивления усталости имеют образцы с глубиной наклепа до 100 мкм после электроэрозионной обработки с последующей виброгалтовкой. Сплав после литья и электрохимической обработки показал наименьшее значение усталости по сравнению с другими методами обработки. Это можно объяснить тем, что литые образцы [c.225]

Следовательно, влияние частоты нагружения на усталость можно рассматривать как влияние на сопротивление усталости (пластическому деформированию) скорости деформирования, продолжительности действия напряжений и повышения температуры за каждый цикл нагружения. [c.242]

Влияние частоты нагружения на усталость металлов в условиях комнатных температур в основном состоит в следующем. С увеличением частоты нагружения (скорости деформирования) увеличивается число искажений в кристаллической решетке и усиливается дробление зерен на фрагменты и блоки, упрочняя этим металл. Степень упрочнения с повышением частоты нагружения увеличивается, достигает некоторого максимума, после чего или сохраняет свое значение, или начинает уменьшаться. [c.243]

Важное значение с точки зрения коррозионной ползучести и разрушения материалов имеет вопрос об адгезии оксида к металл лу, так как окалина, отслаивающаяся от подложки, конечно же, не оказывает влияния на механические свойства материала. Например, высокотемпературная коррозия, как уже обсуждалось, обязательно подразумевает ухудшение адгезии или даже полное отделение окалины. Отслаивание оксида также может быть вызвано рассмотренными выше температурными напряжениями. Различные механизмы отслаивания оксидов, в том числе связанные с уменьшением пластичности, ползучестью и усталостью материала, рассмотрены в обзоре [135]. Согласно экспериментальным данным, отслаивание оксида может протекать легко. Например, на сплаве Ni—20 Сг—4 А1 отделение оксида наблюдалось после одного цикла изменения температуры от 300 °С до комнатной [135]. Исключение могут составлять сплавы, содержащие легирующие добавки РЗЭ, улучшающие адгезию оксида к металлу [111]. [c.31]

Усталостное поведение композита зависит от его типа, т. е. от вида дисперсной фазы. Усталостное поведение материалов, армированных волокном, существенно отличается от поведения материалов, в которых для армирования использованы частицы. Тип материала также оказывает влияние на усталостное поведение металлы отличаются от неметаллических материалов. При изучении усталостного поведения композитов обращают внимание на отрыв по границе раздела матрица — волокно, на возникновение и развитие трещин в матрице, на разрушение дисперсной фазы и др. До того как произойдет полное разрушение материала, последовательность указанных повреждений может быть самой разнообразной. В процессе действия усталостных нагрузок могут происходить значительные изменения модулей упругости и повышение температуры. В рассматриваемом случае процесс усталости носит сложный характер. На рис. 6.31 в общем плане приведены взаимосвязи между структурой материала и процессом усталости. [c.175]

В машиностроении применяют различные жаропрочные и титановые сплавы. Сплавы титана применяют при рабочих температурах до 550° С, сплавы на никелевой и никелькобальтовой основе — при 600—1000° С, сплавы на основе молибдена и ниобия — при 1000— 1400° С, сплавы на основе вольфрама — при 1600° С и выше. Детали, изготовленные их этих сплавов, разрушаются по усталостным причинам не менее часто, чем стальные детали, причем на усталость большое влияние оказывает состояние поверхностного слоя, его микрогеометрия и напряженное состояние. [c.101]

Исследователи неоднократно отмечали многообразие связей между долговечностью материала как функции режима нагрузки и рядом сопутствующих производственных и эксплуатационных факторов (формой и размером деталей, состоянием поверхностных слоев эффектом термообработки, температурой окружающей среды, влиянием агрессивной среды, вакуума, радиации и т. п.), а также фактором случайности. Поэтому, несмотря на большой опыт проведения испытаний на усталость (начало их относится к 1854 г.), и в настоящее время нередко возникают затруднения при попытке заблаговременно и с достаточной степенью точности оценить опасность усталостного разрушения реальных объектов в эксплуатационных условиях. Многообразие связей заставляет в каждом отдельном случае, даже при одном и том же характере нагрузок, критически подходить к использованию опыта расчета других конструкций и материалов, так как условия подобия часто неизвестны. [c.12]

При повышенных температурах иепытания на усталость обычно наблюдается снижение пределов выносливости а связи с влиянием процессов ползучести, особенно в случае, если среднее напряжение цикла не равно нулю (кривые 1 и 4 на рис. 49). В углеродистых сталях в интервале температур испытаний 150 - 400 С наблюдается аномальное повышение пределов выносливости по сравнению с испытамиями при комнатной температуре, связанное с протеканием процессов динамического деформационного старения (рис. 49, кривая 3). [c.81]

Влияние структуры сплавов ВТЗ-1 и ВТ18 на сопротивление усталости было изучено в работах [246, 247]. Исследованию подвергали сплавы стандартного химического состава с мелкозернистой равноосной и пластинчатой структурой. Разные виды структуры сплавов были получены путем прокатки прн разных температурах. Испытания на усталость проводили на гладких и надрезанных образца в условиях повторного растяжения при комнатной и повышенных температурах на машине [c.234]

Считают, что коррозия ускоряет пластическую деформацию напряженного металла путем образования поверхностных решеточных вакансий, в частности сдвоенных вакансий (дивакансий). Последние при комнатной температуре диффундируют внутрь металлической решетки сквозь зерна и границы зерен металла на порядок быстрее, чем моновакансии . Появление дивакансий облегчает пластическую деформацию вдоль плоскостей скольжения вследствие процесса переползания дислокаций. Чем выше скорость коррозии, тем больше доступность дивакансий и, следовательно, тем более выражено образование выступов и впадин, включающихся в процесс развития усталости. Существование минимальной скорости коррозии, необходимой для развития коррозионной усталости, позволяет предположить, что с уменьшением скорости коррозии снижается и скорость образования дивакансий. Концентрация див.акансий падает, и прекращается их влияние на движение плоскостей скольжения возможно такое падение концентрации, при котором дислокации аннигилируют или заполняются атомами металла. [c.163]

Мы поставили себе целью выяснить, каково влияние некоторых широко известных покрытий на усталость сталей. В работе приводятся некоторые результаты изучения влияния алитирования, хромирования и ванадирования на усталостную прочность конструкционной стали Ст. 45 при различных температурах. [c.161]

Оценка влияния состояния поверхности образцов после их упрочнения на относительную живучесть материала была проведена применительно к титановым сплавам ВТЗ-1, ВТ-8, ВТ-22 и ОТ-4, которые вгароко используются в элементах конструкции ВС и ГТД гражданской авиации [106]. Были рассмотрены различные режимы нанесения на поверхность круглых образцов слоя хрома, который используют для снижения контактных повреждений для вращающихся деталей. Разработанная технология нанесения слоя хрома включает в себя первоначально этап подготовки поверхности путем упрочнения ее шариками, а далее осуществляется электрохимическое осаждение слоя хрома различной толщины за один или несколько этапов [107]. Были рассмотрены ситуации изменения режимов хромирования по трем параметрам размеру шариков, используемых для упрочнения поверхности, температуре раствора и величине тока в процессе нанесения хрома также рассмотрено одно-, трех- и шестикратное хромирование. Испытания на усталость выполнены при растяжении и изгибе с вращением корсетных, круглых образцов диаметром в рабочей зоне 8 мм в диапазоне уровней напряжения 330-850 МПа. Длительность роста трещины определяли фрак-тографически после достижения глубины около [c.64]

Для оценки влияния асимметрии цикла при испытаниях на усталость при повышенных температурах рекомендуется зависимость аа=о-1— FoPm [28]. [c.150]

Несомненно также, что термостойкость всех материалов уменьшается с ростом максимальной температуры цикла. Это можно объяснить не только возрастанием напряжений с повышением температуры, но и большей порчей материала при более высоких температурах, главным образом в поверхностных слоях. Замечено, что трещины термической усталости возникают не только в тех зонах и сечениях детали, которые подвергаются нагреву и охлаждению с наибольшей скоростью (например, в зонах, соответствующих границе действия потока горячих газов или, наоборот, охлаждающего потока), а также в зонах действия максимальных температур и поэтому, как правило, с наиболее окисленной поверхностью. Наблюдаемое значительное влияние среды на термостойкость подтверждает значение состояния поверхности так, долговечность турбинных лопаток при теплосме-нах 1050ч 600°С с вводом в газовой поток солей морской воды уменьшилась примерно в 10 раз по сравнению с результатами испытания в обычных условиях [81]. Отсюда становятся понятными причины положительного влияния на термостойкость защитных поверхностных слоев. [c.162]

Исследования влияния повышенных температур проводили на двух низкоуглеродистых низколегированных сталях 1 — от-оженной нри 685° С в течение 2 ч в вакууме и 2 — отожженной (При 920° С в течение 1 ч. Химический состав (%) и механические характеристики сталей (в скобках приведены значения для стали 2) 0 = 0,09(0,09) N = 0,008(0,009) Si = 0,19 (0,26) Мп = 0,38 (0,45) Р = 0,009 (0,006) 5 = 0,015(0,032) Си = = 0,12(0,09) Ni = 0,06(0,09) Сг = 0,07(0,08) А = 0,00(0,01) (7т = 296(243) МПа 0о = 4О5(369) МПа 6 = 38(34) % i 5 = = 76(73) %. Испытывали на усталость при изгибе с вращением образцы с диаметром рабочего сечения 8,0(10,0) мм гладкие и с концентратором напряжений глубиной 1,0 (0,9) мм и радиусом при вершине 0,13 (0,15) мм. Результаты исследований, приведенные в табл. 19, показывают, что наибольшим сопротивлением усталости рассматриваемые стали обладают при температуре около 375 °С, когда наиболее интенсивны процессы деформационного старения. Причем наиболее сильно эффект старения проявляется в присутствии концентрации напряжений. Увеличение предела выносливости образцов с надрезом при повышении температуры от 20 до 375 °С составляет 63%, тогда [c.106]

Влияние усталости при отрицательных температурах (—45°С) усиливается. Так, критическая температура хрупкости кипящей стали после уеталостных нагрузок при нормальном надрезе повышается на 60°С, а при остром надрезе — на 100°С. Критическая температура хрупкости спокойной стали изменяется соответственно на 50 и 90°С. Следовательно, накопление усталости при низких температурах представляет серьезную опасность с точки зрения ее влияния на критическую температуру хрупкости. [c.52]

Изучение влияния повторно-статического нагружения и количества теплосмен на величину диффузионной зоны проводилось на установке ИМАШ-5С-65. Испытания на усталость осуществлялись при знакопеременном консольном изгибе на образцах размерами 225X20X10 мм. Максимальная температура нагрева биметалла составляла 650° С, охлаждения 300° С. Один цикл испытания (нагрев —> приложение максимальной нагрузки —>- выдержка —> охлаждение —> снятие нагрузки) составлял 130 с, база испытания — 60 циклов. Величина нагрузки принималась равной 0 0,2 0,5 0,8 кгс/мм от Ов [c.83]

Существенное влияние на сопротивление малоцикловой усталости в изотермических условиях уровня температур показано на рис. 3. Хотя пластичность канщого сплава при крайних температурах термического цикла примерно одинакова, однако различие в долговечности (кривые 1 2 — сплав ЭП-693ВД, кривые 7 и 5 — сплав ЭП-220) составляет до 10 раз. Это означает, что в условиях неизотермического малоциклового нагружения скорость накопления повреждений в холодной части цикла значительно ниже, чем в горячей. [c.38]

При малоцикловом нагружении в условиях концентрации на-иряжений, когда уровень нагрузок, приводящих к возникновению и развитию усталостных трещин, более высокий, чем при обычной усталости, величина дополнительных напряжений от кручения ста-ношгтся достаточной, чтобы оказывать за.метное влияние на меха-Ш13.М роста трещины. В рассматриваемом случае это влияние было облегчено тем, что испытания проводили при высокой температуре, способствуюхцей более свободному протеканию сдвиговых деформаций. [c.295]

Рис. 1. Влияние охлаждения патрона А — на стабилизацию резонансных частот (сгглошные кривые), напряжений (штрихпунктир) В — на распределение напряжений, амплитуд колебаний г/ и температур t по длине литого образца из сплава ВЖЛ12У, моделирующего стенку пера лопатки турбины, при высокотемпературных технологических испытаниях на усталость.

При выполнении второго и третьего этапов оптимизации технологии деталей ГТД специфика, связанная с высокими эксплуатационными температурами, сказывается на выборе формы функции Д (Т) и программы технологических испытаний на усталость. Например, лопатки достаточно большого числа соседних ступеней часто выполняют одинаковый по содержанию технологический процесс, но имеют существенно отличающиеся резонансные частоты. Еще в большей степени это относится к аналогичным лопаткам разных ГТД или даже к модификациям одной Л1ашины. Образцы для всех аналогичных по конструкции и технологии лопаток ввиду их высокой трудоемкости изготовления и чрезвычайно обширной программы технологических испытаний, необходимых для оптимизации, целесообразно принять одинаковыми. Сами испытания на усталость желательно вести на одной частоте циклов, используя верхнее значение из диапазона частот рассматриваемых лопаток или даже форсированное значение частоты /ф для снижения па порядок сроков разработки нового технологического процесса. При этом по крайней мере для части лопаток сокращается время пребывания образцов для испытания на усталость при высоких эксплуатационных температурах. Чтобы компенсировать влияние данного фактора, перед испытаниями на усталость или в его прерывах можно выполнять операции нагрева и выдержки деталей в печи при эксплуатационных темпера-турах [c.396]

Сравнение данных графиков при низких уровнях Д/С показывает, что как азот, так и аргон оказывают наименьшее влияние на развитие трещины. При низких значениях ДХ скорость роста трещины усталости в аргоне и азоте примерно одинакова, в то время как при более высоких уровнях Д/С в среде аргона она в 2,4 раза выше, чем при испытаниях в азоте. Такая разница в скорости роста трещины при более высоких значениях ПК наблюдается, возможно, благодаря влиянию температуры, а не различию в газовой среде испытаний. Испытания в среде аргона проводили при комнатной температуре, в то время как температура азота была 172 К- Результаты исследования Келси с сотрудниками [9] показывают, что скорость роста трещины усталости уменьшается при снижении температуры. [c.142]

Изотермические нагревы в вакууме для снятия остаточных макронапряжений практически не оказывают влияния на сопротивление усталости исследованных сплавов на малых базах испытаний, начиная с базы 10 млн. циклов и меньше. При такой базе испытаний время нахождения образца в условиях высокой температуры незначительно и составляет при частотах нагружения 1000 и 5000 Гц всего от 17 до 6 мин. Маловероятно, что за такое короткое время может заметно снизиться деформационное упрочнение поверхностного слоя. Однако если учесть высокий уровень циклических напряжений, то можно предположить, что релакса- [c.193]

Основными параметрами качества поверхностного слоя, определяющими характер влияния технологических факторов на усталость лопаток, являются глубина и степень наклепа, так как шероховатость поверхности обычно соответствует 9-му классу независимо от метода изготовления их. Если упрочнение образцов виброгалтовкой и гидродробеструйной обработкой (режимы 94—95) снижает усталостную прочность при 450° С, то при комнатной температуре в лопатках 3-й ступени ротора компрессора изделия Б этот же наклеп по сравнению с ЭХО повышает сопротивление усталости на 30—45% (база испытания 20 млн. циклов). [c.212]

Выводы и технологические рекомендации. Усталостная прочность жаропрочных сталей и сплавов при рабочих температурах и высокочастотном нагружении существенно зависит от следующих основных параметров качества поверхностного слоя шероховатости поверхности, глубины и степени наклепа. Технологические остаточные макронапряжения независимо от их величины и знака не оказывают заметного влияния на характеристики усталости. В условиях циклического нагружения и высоких температур они быстро релаксируются. [c.230]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...