Трещина усталостная поверхностная

В процессе развития разрушения происходила эволюция фронта трещины, которая соответствовала изменению действия максимального эквивалентного напряжения, раскрывающего берега усталостной трещины. В результате этого к концу участка стабильного разрушения фронт трещины развернулся относительно его положения вблизи очага разрушения примерно на 140-150°. Кроме того, развитие трещины от очага сопровождалось последовательной сменой ее формы от поверхностной в уголковую, затем в сквозную, вновь в поверхностную и опять в сквозную (см. рис. 9.16). При повторном перерождении трещины в поверхностную, когда она имела длину около 10 мм, произошло ее торможение. Об этом свидетельствуют как сам факт появления в изломе бороздчатого рельефа, так и шаг бороздок, средняя величина которого практически равнялась его средней величине при длине трещины примерно 5 мм. [c.483]

Существенным моментом в развитии разрушения является изменение ориентировки плоскости трещины в стенке стрингера при резком возрастании скорости роста трещины. Такая ситуация обусловлена переходом в развитии трещины от поверхностной, по форме фронта, к сквозной. Переход от сквозной трещины к поверхностной сопровождается возрастанием степени стеснения пластической деформации. Противоположный переход (от поверхностной к сквозной трещине) сопровождается снижением стечения пластической деформации материала вдоль фронта трещины. Это явление сопровождается резким возрастанием скорости роста трещины при неизменном внешнем воздействии на материал. Сказанное может быть проиллюстрировано результатами стендовых испытаний диска компрессора из титанового сплава ВТЗ-1, проведенных при постоянной деформации его ступичной части диска двигателя Д-30 (см. главу 9). В диске первоначально распространилась поверхностная трещина в тонкой ступичной части при линейном нарастании шага усталостных бороздок по глубине трещины. Далее, когда она стала распространяться с возрастанием длины фронта, входя в полотно диска, скорость роста трещины упала. Однако, как только трещина стала сквозной, ее скорость резко возросла. [c.735]

Анализ позволил выявить дополнительные особенности нераспространяющихся усталостных трещин при кручении. Первая из них состоит в том, что при кручении возникает большое количество поверхностных усталостных трещин. Это является дополнительным фактором торможения трещин, так как близкое расположение их друг к другу вызывает их взаимную разгрузку. Вторая особенность касается предельного размера нераспространяющихся трещин в поверхностно-упрочненных деталях при кручении. Если при осевом нагружении или изгибе увеличение [c.157]

Приведенные результаты показывают, что для поверхностно-наклепанных деталей актуальной становится задача не столько определения момента появления усталостной трещины, сколько определение ее критической длины. Установление такой предельной длины нераспространяющейся трещины необходимо и для возможности контроля безопасности дальнейшей эксплуатации-детали. Определение размеров нераспространяющихся усталостных трещин в поверхностно-наклепанных деталях проводили на образцах из углеродистой стали в состоянии поставки (0,57 % С 0,61 % Мп 0,23 7о Si 0,019 %Р и 0,016% S Ов = 702,5 МПа о-г = 397 МПа 6 = 20,5% и г 5 = 38,4%). Образцы диаметром 24 мм имели концентраторы одинаковой глубины 6 мм с различными радиусом при вершине и углом раскрытия (табл. 35). [c.158]

Прохождение трещины в поверхностно-закаленном образце сопровождается образованием более плоской поверхности с меньшими следами пластической деформации при крайне редких случаях образования усталостных бороздок типа, показанных на рис. 3, в. Бороздки при этом даже близко к зоне имеют волнистую форму с малым нерегулярным шагом. [c.182]

Исследования показали, что поверхностный слой образцов оказывает определяющее влияние на прочностные свойства всего образца или отливки в целом (рис. 96). Это обусловлено тем, что неровности на поверхности образцов являются местами зарождения трещин усталостного разрушения. Особенно вредной является геометрическая анизотропия, возникающая в результате механической обработки. Аналогичное действие оказывают включения на поверхности и в поверхностном слое отливки, нарушающие целостность основного металла. Расположение включений на поверхности и в поверхностном слое отливки более опасно, чем сосредоточение их в центральной части. [c.137]

Для многих элементов теплосилового оборудования в поверхностном слое действие окислительной среды сочетается с действием растягивающих напряжений, что оказывает существенное влияние на процессы образования и распространения термоусталостных трещин. Усталостная прочность стали в воде снижается особенно заметно при повышенной концентрации кислорода в ней и в тех случаях, когда защитная пленка магнетита на поверхности металла имеет дефекты. Например, при стендовых испытаниях с заданной цикловой базой в случае нагрева труб из углеродистой и аустенитной стали изнутри перегретым паром [c.49]

Запас остаточной долговечности деталей, необходимый для их повторного применения, определяют на стадии выявления их технического состояния. По причине отсутствия или несовершенства средств для измерения этого параметра на восстановление направляются и те детали, которые не имеют достаточного запаса долговечности, что приводит к увеличению количества изломов деталей в эксплуатации. Технический уровень контрольно-сортировочного оборудования недостаточен. Это относится главным образом к оборудованию для определения течей в стенках и стыках и усталостных трещин в поверхностном слое металла. [c.661]

Неравномерное прилегание по длине зубьев создает концентрацию напряжений на коротком участке рабочей длины зуба, нарушает условия смазки и вызывает неравномерный износ зубьев. Установлено, что оспинки на рабочих поверхностях образуются вследствие появления усталостных трещин в поверхностном слое зубьев и последующих отслоений кусочков металла под давлением масла, впрессовываемого в эти трещинки в момент контакта. [c.490]

Прочность которого была достаточно велика, чтобы выдерживать напряжения, возникающие при схлопывании каверн. При таких условиях разрушение приобретало совсем другой характер, и для него был предложен термин кавитационное усталостное разрушение. Типичные усталостные трещины, прорезающие поверхностный слой материала, были хорошо видны при увеличении от 200 до 1500. В ряде случаев в материале можно было наблюдать линии сдвига, свидетельствующие о механической природе кавитационного воздействия. Они наблюдались также в образцах из аустенитной нержавеющей стали (фиг. 9.2). [c.432]

Таким образом, зародышами усталостных трещин являются поверхностные впадины. Механизм образования впадин и выступов можно представить по-разному. Они могут возникнуть, например, при последовательном действии дислокационных источников, генерирующих дислокации в разных системах. [c.291]

Электромагнитный метод контроля в основном пригоден для выявления поверхностных и расположенных близко к поверхности повреждений. Чувствительность (или разрешающая способность) метода в значительной степени зависит от месторасположения и происхождения повреждения. Выявляются только такие повреждения, которые существенно изменяют траекторию вихревых токов. Наиболее эффективно обнаруживаются трещины усталостного и термического характера на поверхности металла как у отдельных деталей, так и деталей, находящихся в сборочных единицах. При ремонте тепловозов электромагнитные дефектоскопы с набором накладных датчиков могут использоваться для выявления трещин в ручьях поршней дизеля ДЮО, шейках коленчатых валов, в болтах или шпильках крепления крышек шатунных и коренных подшипников коленчатого вала и т. п. [c.64]

Постепенно развиваются усталостные трещины в поверхностном слое толщиной 10...20 мкм, сливаясь, они приводят к отделению частиц зуба (к выкрашиванию), к появлению ямок на поверхности, размеры которых постепенно растут и достигают в поперечнике 2-3 мм и более. При неполном прилегании зубьев выкрашивание начинается в точках с наибольшим контактным напряжением. Выкрашивание может прекратиться из-за перераспределения сил в зоне контакта с зубьев, если контактные напряжения станут меньше допускаемых. [c.173]

Рассмотрены вопросы несущей способности поверхностно-упрочненных деталей машин и элементов конструкций при циклическом нагружении, а также особенности зарождения, развития и торможения усталостных трещин в поверхностно-упрочненных деталях. Указаны особенности применения критериев подобия усталостного разрушения для определения длительной выносливости упрочненных деталей. Рассмотрены расчеты деталей на долговечность. Разработаны графические методы определения характеристик сопротивления материалов разрушению. Даны рекомендации по практическому применению разработанных методов. [c.2]

Прочность деталей. Качество поверхности в значительной мере влияет на прочность деталей, особенно при переменных нагрузках. Концентрация напряжений, вызывающая разрушение детали, происходит вследствие неровностей ее поверхностей. [Высокая чистота поверхности, полученная в результате отделочных операций, значительно повышает усталостную прочность, так как чем меньше микронеровности, тем меньше возможность появления поверхностных трещин от усталости металла. [c.84]

Таким образом, поверхностный слой имеет определяющее значение для усталостной прочности. Во-первых,- при большинстве видов нагружения поверхностный слой подвергается максимальным напряжениям. Укладка атомов в поверхностном слое плотнее, чем в нижележащих. В результате взаимодействия с нижележащими, менее плотными слоями в поверхностном слое возникают растягивающие напряжения, и образуются разрыхления, являющиеся потенциальными источниками образования трещин. [c.292]

В передачах, работающих со значительным износом, усталостные трещины не успевают развиваться вследствие быстрого истирания поверхностных слоев, поэтому и выкрашивания здесь не наблюдается. [c.287]

Уменьшить влияние состояния поверхности на усталость можно соответствующими технологическими методами обработки, приводящими к Упрочнению поверхностных слоев. К числу таких методов относятся наклеп поверхностного слоя путем накатки роликом, обдувки дробью и т. п. химико-термические методы — азотирование, цементация, цианирование термические — поверхностная закалка токами высокой частоты или газовым пламенем. Указанные методы обработки приводят к увеличению прочности поверхностного слоя и созданию в нем значительных сжимающих остаточных напряжений, затрудняющих образование усталостной трещины, а потому влияющих на повышение предела выносливости. [c.608]

В передачах, работающих со значительным износом, в частности в открытых передачах, выкрашивание наблюдается очень редко. Поверхностные слои истираются раньше, чем в них появляются усталостные трещины. [c.159]

Так как напряжение на поверхности концентрируется в вершине надреза или в области дефекта, там и происходит быстрый рост трещин. Поверхностные дефекты (например, питтинги или усталостные трещины) действуют как эффективные концентраторы напряжений. К тому же в достаточно глубоких поверхностных дефектах электрохимический потенциал, как отмечалось ранее, отличается от потенциала поверхности состав и pH раствора в местах поражений также изменяются вследствие работы элементов дифференциальной аэрации. Эти изменения в сочетании с повышенным локальным напряжением способны инициировать КРН или ускорить рост трещины. Именно поэтому титановые сплавы с гладкими поверхностями устойчивы к КРН в морской воде, но разрушаются, если на поверхности образовались коррозионноусталостные трещины [44]. Действительное напряжение в вершине трещины глубиной а в напряженном пластичном твердом теле может быть рассчитано как коэффициент интенсивности напряжения Ki- Для образца, изображенного на рис. 7.9, Ki вычисляется по формуле [45, 46] [c.146]

Так как при циклических напряжениях начало разрушения связано с образованием местной трещины, понятна та роль, которую играет в усталостной прочности детали состояние ее поверхности. Совершенно очевидно, что в случае чистой и тонко обработанной поверхности предел усталости возрастает. При грубой обработке наличие мелких поверхностных дефектов приводит к снижению показателей усталостной прочности. При этом для материалов, обладающих большой чувствительностью к местным напряжениям, влияние состояния поверхности будет более заметным. [c.402]

Наиболее опасными для технических объектов оказываются вибрационные воздействия. Знакопеременные напряжения, вызванные вибрационными воздействиями, приводят к накоплению повреждений в материале, что вызывает появление усталостных трещин и разрушение. Кроме усталостных напряжений в механических системах наблюдаются и другие явления, вызываемые вибрациями, например постепенное ослабление ( разбалтывание ) неподвижных соединений. Вибрационные воздействия вызывают малые относительные смещения сопряженных поверхностей в соединениях деталей машин, при этом происходит.изменение структуры поверхностных слоев сопрягаемых деталей, их износ и, как результат, уменьшение силы трения в соединении, что вызывает изменение диссипативных свойств объекта, смещает его собственные частоты и т. п. [c.272]

Если при статических нагрузках состояние рабочих поверхностей незначительно влияет на их прочность, то при циклических нагрузках разрушение деталей связано с развитием усталостных трещин, возникающих в поверхностном слое. Развитию этих трещин способствует шероховатость поверхности в результате механической обработки. При расчетах это явление учитывается коэффициентом влияния шероховатости поверхности [c.248]

В открытых передачах усталостного разрушения рабочих поверхностей зубьев не происходит, так как поверхностные слои истираются раньше, чем появляются усталостные трещины. [c.349]

Оценку длительности разрушения диска вели по аппроксимирующей зависимости шага бороздок от длины трещины, которая в пределах зоны, когда трещина была поверхностной, измерялась от очага разрушения, а далее — от поверхности центрального отверстия (рис. 9.52). Так как в пределах зоны развития трещины МЦУ разрушение материала было смешанным, то отставание шага усталостных бороздок от СРТ при расчете зачитывалось коэффициентом = 0,625. Помимо того, принималось, что один полет эквивалентен минимальному трехкратному продвижению трещины, что учитывалось коэффициентом Апцн = 0,333. Проведенный таким образом расчет показал, что период роста трещины в диске составлял около 1500 ПЦН. [c.531]

Исследования и опыт дефектоскопии показали, что состояние поверхности деталей позволяет для поиска усталостных поверхностных трещин в качестве основного метода использовать магнитопорошковый дополнительного — в случае затруднительной разборки — ультразвуковой для контроля внутренних поверхностей пазов коушей КРГ, ККБ и КД. При магнитопорошковом контроле применяют дефектоскоп ПМД-70, ультразвуковом — ДУК-66ПМ, УД-ППУ, УД2-12. [c.96]

Аргументирована возможность моделирования усталостных трещин зубчатым поверхностным диполем. Рассчитано магнитостатическое поле такого типа дефектов, произведен числовой расчет и изучена зависимость компонент поля от параметров дефекта и координат точек наблюдения, проведено сравнение с дефектом, имеющим гладкие степкн (ленточным диполем). [c.257]

Таким образом, проведенные металлографические исследования показали, что процесс усталостного разрушения двухслойной стали СтЗ + -f- Х18Н10Т характеризуется а) зарождением и развитием трещин в поверхностных слоях основного металла и плакировки б) накоплением и развитием необратимых повреждений в обезуглероженной зоне основного металла, играющей роль слабого звена в) блокированием усталостных трещин межслойной поверхностью раздела. [c.225]

Из приведенных выше данных видно, что эффективность упрочнения рабочих поверхностей деталей зависит от физико-механических свойств и структуры материала деталей, конструктивных и технологических концентраторов напряжений. Главным фактором, обусловливающим повышение прочности при переменных нагрузках, является наличие благоприятных остаточных напряжений сжатия в наклепанной зоне. Независимо от ироисхож-дения (термическое, механическое) остаточные напряжения сжатия оказывают преимущественное воздействие на задержку развития усталостных трещин [62, 63]. При этом (рис. 89) с ростом эффективности упрочнения увеличение предела выносливости происходит в результате задержки развития усталостных трещин. При поверхностном пластическом деформировании вы- [c.295]

Для предотвращения отрицательного влияния на прочность и выносливость деталей при их травлении следует контролировать качество их поверхности перед данной операцией. Царапины, микротрёщины и другие дефекты ускоряют действие адсорбционно-расклинивающего эффекта, который заключается в том, что проникающие в такие трещины молекулы поверхностно-активных веществ способствуют ускорению процессов усталостного разрушения. Следовательно, чем ниже чистота и качество поверхности деталей, тем меньше должна быть продолжительность их травления и тем тщательней их последующая промывка. [c.235]

В условиях высоких нагрузок традиционные S-Р-содержащие присадки, как правило, не только не обладают противоус-талостным действием, а в большинстве случаев стимулируют коррозионно-усталостный износ металла, особенно в присутствии воды. Являясь эффективными промоторами наводороживания, сера и фосфор стимулируют развитие трещин в поверхностном слое металла за счет водородного фактора износа. Бор по сравнению с другими элементами обеспечивает минимальное наводороживание металла /см.рис. 2/, вследствие чего повьш1ается противоуста-лостная эффективность композиции. [c.66]

Таким образом, имеет место существенная разница в условиях развития усталостной трещины в поверхностных слоях образца, находящихся в условиях плоского напряженного состояния, и во внутреппих слоях, находящихся в условиях плоского деформированного состояния. Этим объясняют влияние толщины образца [c.200]

Интересно исследование [27, с. 15], в котором изучена склонность стали Н18К9М5Т к замедленному разрушению при действии постоянно приложенной нагрузки после испытаний а воздухе и в воде. Испытывали круглые образцы диаметром 5,5 мм с кольцевым надрезом глубиной 0,75 мм, углом 60° и радиусом в вершине 0,1 мм и плоские образцы толщиной 2,2 мм, шириной 10 мм, с усталостными поверхностными трещинами длиной 2,5 мм, изготовляемые по методике, указанной в работе [28]. Надрез и трещины наносили после старения. [c.135]

В этих условиях первоначальная трещина усталостного разрушения образуется на границе цементованного слоя и сердцевины стали. С увеличением глубины цементованного слоя всегда повышается концентрация в нем углерода, что приводит, особенно в легированной стали, к увеличению количества остаточного аустенита в поверхностной и средней зонах слоя, в результате чего уменьшаются сжимающие напряжения в слое и очаг усталостного разрушения перемещается из подкорковой зоны внутрь или на поверхность слоя. Вследствие этого предел выносливости стали понижается но сравнению с пределом выносливости стали, цементованной на меньшую глубину. При дальнейшем увеличении глубины цементованного слоя предел выносливости почти не меняется или немного повышается (рис. 23) [29]. [c.621]

Образование фаз, содержащих азот в поверхностных слоях, происходит с увеличением объема, поэтому поверхность азотированной детали испытывает напряжения сжатия. Напряжения сжатия на иоперхности вызывают повышение предела вынссливости, поскольку усталостные трещины возникают в результате растягиваю цих напряжений. [c.335]

В низкоуглеродистых сталях и других деформационно стареющих материалах наблюдается четкий предел выносливости, т. е. ниже некоторого значения приложенного напряжения усталостная долговечность образцов неограниченно велика. Важность деформационного старения подтверждается так называемым эффектом тренировки образец в течение длительного времени подвергают циклическому нагружению при напряжениях ниже предела выносливости, после чего его усталостная долговечность существенно повышается благодаря увеличению напряжения течения в результате деформационного старения. Ранее считалось, что предел выносливости является характери-ристикой, отражающей сопротивление материала зарождению разрушения (т. е. зарождению усталостной трещины). В настоящее время взгляд на предел выносливости несколько трансформировался. Показано, что усталостная трещина может зарождаться и прорастать через поверхностные слои образца при напряжениях меньше предела выносливости, но не развивается в глубь образца и не приводит к разрушению [263, 423]. Таким образом, наличие предела выносливости не является следствием невозможности зарождения трещины, а скорее неспособности ее распространения в материале при данном уровне напряжений [152]. Данная закономерность позволяет связать предел выносливости с пороговым значением коэффициента интенсивности напряжений AKth, характеризующим отсутствие развития трещины при АК < А/Сгл- Указанный подход был нами использован при прогнозировании влияния асимметрии нагружения на предел выносливости. Подробное изложение полученных по данному вопросу результатов будет приведено в подразделе 4.1.4. [c.128]

Низкое сопротивление усталостному разрушению поверхностного слоя подтверждается также экспериментально полученными зависимостями AKth от глубины поверхностной трещины / [423] [c.220]

Выкрашивание заключается в появлении на рабочих поверхностях небольших углублений, напоминающих оспинки, которые потом растут и преврантаются в раковины. Размеры ямок-раковин в зависимости от стадии выкрашивания, материала и других условий бывают весьма малыми, едва различимыми невооруженным глазом, и значительными, величиной в несколько миллиметров. Выкрашивание носит усталостный характер. В результате зацепления зубьев контактные напряжения в каждой точке рабочей поверхности зубьев изменяются по отнулевому циклу, а напряжения в поверхностных слоях --даже по знакопеременному, хотя и несимметричному циклу. Усталостные трещины обычно зарождаются у поверхности, где возникает концентрация напряжений из-за микронеровностей. При относительно малой толщине упрочненного слоя, а также при больших контактных напряжениях трещины могут зарождаться в глубине. При увеличении твердости поверхности значение глубинных напряжений возрастает. [c.158]

Во-первых, за счет повышения прочности поверхностного слоя и, во-вторых, за счет возникновения в поверхностном слое остаточных сжшшюгща напряжений, препятствующих образованию усталостной трещины. [c.225]

Учебное пособие написано в рамках чтения лекций в МГТУ им. Н.Э. Баумана по курсу Конструкционная прочность машиностроительных материалов на факультете Машиностроительные технологии (кафедра Материаловедение ) и предназначено для студентов, обучающихся на материаловедов и машиностроителей. Среди механических свойств конструкционных металлических материалов усталостные характеристики занимают очень важное место. Известно, что долговечность и надежность машин во многом определяется их сопротивлением усталости, так как в подавляющем большинстве случаев для деталей машин основным видом нагружения являются динамические, повторные и знакопеременные на1 рузки, а основной вид разрушения - усталостный. В последние годы на стыке материаловедения, физики и механики разрушения сделаны большие успехи в области изучения физической природы и микромеханизмов зарождения усталостных трещин, а также закономерностей их распространения. Сложность оценки циклической прочности конструкционных материалов связана с тем, что на усталостное разрушение оказывают влияние различные факторы (структура, состояние поверхностного слоя, температура и среда испытания, частота нагружения, концентрация напряжений, асимметрия цикла, масштабный фактор и ряд других). Все это сильно затрудняет создание общей теории усталостного разрушения металлических материалов. Однако в общем случае процесс устаттости связан с постепенным накоплением и взаимодействием дефектов кри-сталтгической решетки (вакансий, междоузельных атомов, дислокаций и дискли-наций, двойников, 1 раниц блоков и зерен и т.п.) и, как следствие этого, с развитием усталостных повреждений в виде образования и распространения микро - и макроскопических трещин. Поэтому явлению усталостного разрушения присуща периодичность и стадийность процесса, характеризующаяся вполне определенными структурными и фазовыми изменениями. Такой анализ накопления струк-туршз1х повреждений позволяет отвлечься от перечисленных выше факторов. В учебном пособии кратко на современном уровне рассмотрены основные аспекты и характеристики усталостного разрушения металлических материалов. [c.4]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...