Материалы сопротивление кавитационному

Кавитационная стойкость как характеристика конструктивной прочности материалов. Поскольку кавитационное разрушение имеет специфический характер и природа этого явления очень сложна и многообразна, оценочная характеристика сопротивления металлов и сплавов кавитационному воздействию возможна лишь с помощью сравнительных испытаний. [c.265]

Вследствие этих и других факторов, как отмечалось выше, относительные свойства материалов в ряде случаев зависят от метода определения их сопротивления кавитационному воздействию [19, 20, 34, 72, 73]. В таких случаях совершенно невозможно достаточно точно предсказать условия кавитационного разрушения материалов исходя из их механических свойств. Для этого нужен, по-видимому, некий комплексный параметр, учитывающий свойства материала, условия эксперимента и свойства жидкости. Однако в настоящее время мы еще далеки от решения этой задачи. [c.440]

Уже первые исследования [5, 48, 51] показали, что весьма удобным и важным параметром, характеризующим сопротивление кавитационному разрущению, является твердость материала. В настоящее время считается, что этот параметр, по-видимому, наиболее важен, когда сравниваются родственные материалы. Его практическая ценность значительно возрастает благодаря простоте измерения твердости. [c.441]

Как отмечалось выше, хорошо сопротивляются кавитационному воздействию очень твердые материалы, такие как стеллиты карбид вольфрама, инструментальные стали и другие подобные материалы. Для них практически без исключения справедливо правило, согласно которому с увеличением твердости возрастает сопротивление кавитационному воздействию. С другой стороны, резина и другие эластичные материалы при малой интенсивности кавитации обладают более высоким сопротивлением кавитационному воздействию, чем металлы, обладающие значительно лучшими механическими свойствами. Поэтому естественно сделать вывод, что при одних предельных условиях твердость (или высокая прочность, которая обычно пропорциональна твердости), а при других предельных условиях высокая эластичность обеспечивают высокую сопротивляемость материалов кавитационному воздействию. Однако в связи с тем, что кавитационные испытания в различных жидкостях дают подчас различные результаты относительной прочности для одних и тех же материалов, то необходим также некоторый параметр, связывающий свойства жидкости и материала [25, 27, 28]. В этом направлении пока еще сделано мало, однако, согласно имеющимся данным, такой параметр должен, по-ви-димому, включать отношение акустических сопротивлений материала и жидкости [27, 72, 73]. [c.441]

Влияние упрочнения наклепом на сопротивление материалов кавитационному разрушению. Этот эффект был обнаружен в СССР и оказался очень сильным в случае хромомарганцевых сталей [6], которые, как оказалось, обладают гораздо большим сопротивлением кавитационному воздействию, чем можно было бы ожидать исходя из их механических свойств. Это было подтверждено испытаниями в Мичиганском университете [31]. [c.443]

НИЯ, создаваемые вибрацией, невелики и, по-видимому, не играют важной роли для большинства материалов. В то же время существуют материалы, представляющие интерес с точки зрения сопротивления кавитационному воздействию, которые нельзя испытывать, закрепив их на конце обычного вибратора, где ускорение достигает 50 000 g. [c.467]

ДЛЯ обстрела образцов каплями жидкости и высокоскоростными стационарными струями. Результаты экспериментов представлены в виде ряда параметров, характеризующих разрушение. В некоторых случаях приведенные значения являются средними для нескольких составов или других отклонений свойств материала в пределах одной категории. Рассматривая эти данные, можно сделать следующие два вывода. Во-первых, независимо от метода испытаний нержавеющие стали и некоторые из алюминиевых бронз всегда занимают первое место по относительному сопротивлению кавитационному разрушению. Обычные стали обладают большим сопротивлением, чем чугун. Сопротивление обычных бронз и латуни очень низко. Во-вторых, отношение сопротивлений любых двух конкретных категорий материалов в сильной степени зависит от типа испытаний. Хотя это различие можно отчасти объяснить отклонениями в составе и свойствах материалов в пределах сравниваемых категорий, некоторые аномалии все же остаются. [c.537]

В табл. 9.14 представлено другое соотношение, предложенное Гарсиа [19]. Таблица составлена для группы очень твердых материалов, испытывавшихся на вибрационной установке в ртути. В ней сравниваются места, занимаемые материалами по твердости и по величине измеренной скорости глубины проникновения. Можно видеть, что между сопротивлением кавитационному воздействию и твердостью существует связь, а смещение материалов в ряду их относительных свойств не превышает двух мест. [c.537]

Имеется один парадоксальный на первый взгляд, но вполне удовлетворительный способ предотвращения кавитационного разрушения путем профилактического ремонта новой машины на заводе-изготовителе до монтажа ее на установке. При таком ремонте обеспечивается защита направляющих поверхностей с помощью материала, обладающего высокой сопротивляемостью кавитационному разрушению, который наплавляется на места предполагаемого разрушения. В идеальном случае защищенная поверхность должна перекрывать зону разрушения нри допустимой степени кавитации. К сожалению, не всегда возможно точное определение площадей, которые требуется защитить. Как было показано в предыдущих главах, имеющиеся сведения о кавитации в основном носят только качественный характер. Поэтому, когда в дополнение к этой неопределенности желательно изменение пределов рабочего диапазона, выбор правильного решения зависит в некоторой степени от принятой точки зрения и опыта. Для вращающихся элементов и корпуса небольших машин, работающих в довольно жестких условиях, наиболее удовлетворительным решением является использование материала с высоким сопротивлением кавитационному разрушению. Однако связанные с применением таких материалов расходы обычно не оправдываются. [c.627]

Резину н другие эластомеры, такие как полиуретан, используют для борьбы с кавитационным разрушением. Физические свойства этих материалов и прежде всего эластичность приводят к тому, что эти материалы способны быть повторными источниками ударной энергии без ее существенного поглощения. Небольшие количества этой энергии, которые поглощаются, преобразуются в тепло и это, вероятно, служит причиной разрушения резиновых покрытий при сильном кавитационном воздействии. Другими свойствами резины, которые также могут оказывать влияние на сопротивление кавитационному воздействию, являются износ-истирание и сопротивление абразивному износу. [c.304]

Резиновые покрытия особенно неопрен и каучукоподобные сорта полиуретана, часто применяют для защиты от кавитационного разрушения конструкций, работающих преимущественно не в очень жестких условиях. Большинство других пластиков, таких как стекловолокнистые слоистые материалы и плексиглас плохо сопротивляются рассматриваемому разрушению. Нейлон отличается вполне хорошим сопротивлением кавитационному разрушению, но имеет плохую адгезию. Покрытия из этого материала не показывают хороших свойств при эксплуатации в тяжелых условиях кавитации. [c.307]

Многочисленные попытки установления связи между кавитационной стойкостью и какими-либо механическими, физическими и химическими свойствами успеха не имели, хотя в рамках определенных групп материалов и удавалось получить определенные зависимости между кавитационной стойкостью в воде и такими характеристиками, как упругие свойства, твердость, временное сопротивление, предел текучести, пластичность или их производные [15, 16, 50]. [c.265]

При определении сопротивления материалов кавитационному воздействию большое значение имеет внешний вид разрушения и микро-структурное изучение испытуемой поверхности (желательно в местах разрушения). Для оценки применяют и такие показатели, как глубина разрушения и глубина упрочнения, которые определяют при изучении поперечного сечения образцов или методами поэтапного стравливания. [c.265]

В работе [14 ] показано также, что при испытании материалов с высоким сопротивлением коррозии продувка воды кислородом не интенсифицирует эрозию и даже снижает потери металла. В этом случае кислород, как и всякий другой газ, способствует образованию в жидкости более крупных кавитационных полостей, повышает ее демпфирующие свойства и сжимаемость. [c.81]

Важные данные о стойкости сплавов в условиях кавитации дают измерения рельефа поверхности профилографом-профило-метром, а также изучение упрочнения поверхности путем измерения микротвердости или твердости. При определении сопротивления материалов кавитационному воздействию большое значение имеет внешний вид поверхности разрушения и изучение ее структуры (желательно в местах разрушения). Для оценки стойкости применяют и такие показатели, как глубина проникновения и разрушения и глубина упрочнения, которые определяют на поперечных шлифах образцов или методами поэтапного стравливания. [c.380]

Отметим, что некоторые из результатов этой части книги (гл. 3—6, 8) знакомы советскому читателю по упомянутой в сноске книге А. Д. Перника, хотя они изложены иногда с несколько иной точки зрения. Гл. 9 посвящена сопротивлению материалов кавитационному разрушению. Она содержит результаты кавитационных испытаний различных материалов и сплавов, а также многочисленные таблицы справочного характера. [c.7]

Хотя каждая тема в основном излагается в определенных главах, мы сочли целесообразным отказаться от полного разделения тематики по главам. Поэтому основы гидродинамики изложены в гл. 1, 3—6, разрушение и сопротивление материалов кавитационному воздействию в гл. 8, 9 и части гл. 11, методы исследования и экспериментальные установки в гл. 2 и 10, [c.11]

В данной главе рассматриваются особенности процесса кавитации, которые могут привести к разрушению близлежащих поверхностей. Сопротивление материалов, поверхности которых подвергаются кавитационному разрушению, рассматривается в гл. 9. К настоящему времени опубликовано много работ, посвященных анализу различных факторов кавитационного процесса, приводящих к разрушению материалов. В прошлом по этому поводу высказывались противоречивые мнения. Выводы часто делались по результатам испытаний лишь одного типа материалов. С точки зрения современных понятий экспериментаторы нередко придерживались ошибочных представлений о кавитационном процессе. Существовала тенденция объяснять кавитационное разрушение каким-либо одним фактором, однако эта тенденция, по-видимому, ошибочна, так как изучение большинства систем показало, что существует несколько факторов, способных вызывать разрушение. Поэтому правильней считать, что относительное значение этих факторов может быть разным для материалов разных типов, а также для разных типов течения жидкости. [c.380]

Сопротивление материалов кавитационному разрушению [c.428]

В гл. 8 были рассмотрены механизмы кавитационного разрушения материалов. При рассмотрении процесса разрушения в целом необходимо учитывать также сопротивление материала воздействию кавитации, которое зависит от состава и свойств материала. Таким образом, большое значение имеет вопрос о связи свойств материала с его способностью противостоять кавитационной эрозии. Одна из целей данной главы состоит в рассмотрении вопроса о сопротивлении материалов воздействию кавитации и суммированию известных данных о роли свойств материалов. Другим аспектом является практическая проблема количественного определения прочности материалов при воздействии кавитации, что требует проведения ускоренных испытаний и определения относительного сопротивления материалов. Поэтому вторая цель данной главы состоит в рассмотрении различных экспериментальных установок для определения относительной прочности материалов и сравнении результатов испытаний некоторых широко применяемых материалов. [c.428]

СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ КАВИТАЦИОННОМУ РАЗРУШЕНИЮ 429 [c.429]

По всей вероятности, пока мы не узнаем больше о кавитационном процессе и некоторых свойствах используемых материалов, мы не сможем достаточно точно рассчитывать сопротивление материала кавитационному разрушению исходя из его свойств и зависимости от типа и интенсивности кавитации, соответствующих данному режиму течения. Поэтому сохранится потребность в непосредственном экспериментальном определении относительной прочности, но необходимо также иметь доказательства того, что кавитационное воздействие в лабораторных условиях по своим основным характеристикам подобно кавитационному воздействию в натурных условиях. В противном [c.429]

СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ КАВИТАЦИОННОМУ РАЗРУШЕНИЮ 431 [c.431]

Обычные механические свойства материалов можно легко определить только при относительно медленном нагружении, в то время как нагружение при кавитационном воздействии характеризуется относительно большими скоростями. Сопротивление материалов часто зависит от скорости нагружения, причем влияние этого фактора различно для разных материалов. [c.440]

Несмотря на некоторые необъяснимые отклонения, общая тенденция такова, что сопротивление материалов кавитационному воздействию возрастает пропорционально таким их механическим свойствам, как поверхностная твердость, прочность на растяжение, предел текучести, удлинение при разрыве, энергия деформации при разрушении и т. п., во всяком случае, для групп аналогичных материалов. Однако при сравнении материалов разных типов, например упругих металлов с хрупкими, металлов с керамикой, металлов с эластичными материалами и т. д., возможны большие отклонения. [c.443]

Существуют два основных источника экспериментальных данных об относительном сопротивлении материалов кавитационному воздействию. Окончательный ответ для данного материала дают натурные испытания. Однако недостаточно точное знание интенсивности и других важных характеристик кавитационного воздействия снижает их значение и не позволяет использовать полученные данные применительно к другим условиям. Кроме того, натурные испытания отнимают много времени и очень дороги. Поэтому в течение многих лет применялись различные виды лабораторных испытаний. Полученные результаты сравнивались с результатами натурных испытаний с целью установления соотношений между ними однако и в настоящее время эта цель еще не вполне достигнута. [c.444]

Экспериментальные данные о влиянии примесей на процесс радиационного роста а-урана практически отсутствуют. Исключение составляют сведения, приведенные в работах [18, 19], где этот вопрос исследовался в связи с разработкой малолегированных сплавов, стойких к кавитационному распуханию. Хотя единого мнения относительно причин кавитационного распухания в настоящее время нет, большинство механизмов, предложенных для объяс-нения, основано на влиянии внутренних напряжений из-за радиационного роста индивидуальных кристаллов в поликристаллическом материале. В рамках этих механизмов повышенное сопротивление кавитационному распуханию урана, легированного добавками других элементов, можно рассматривать как результат влияния примесей на процесс радиационного роста урана. [c.195]

Эксперименты, проведенные в Хольтвудской лаборатории, показали, что сопротивление кавитационному воздействию материалов приблизительно с одинаковыми механическими и коррозионными свойствами, но разными размерами зерен, увеличивается с уменьшением размеров зерен. В одном случае [5] для медных сплавов было отмечено повышение прочности в 11 раз, а в другом — для бронз в 2 раза [48]. Аналогичная тенденция отмечена в испытаниях, проведенных в Мичиганском университете [73]. [c.433]

Вместо твердости, прочности и пластичности при разрушении неоднократно предлагалось использовать в качестве определяющего параметра энергию разрушения [33, 55, 77, 84]. Если считать, как это делается в работах [55, 84], что этот параметр примерно пропорционален площади под стандартной кривой напряжение — деформация, то для материала заданной прочности он приблизительно пропорционален удлинению при разрушении и, следовательно, может быть параметром, определяющим сопротивление разрушению пластичных материалов. Существование такого определяющего параметра было подтверждено Тирувенгадамом и др. [84, 88]. Однако между указанным параметром и сопротивлением кавитационному воздействию прочных хрупких материалов, таких, как инструментальная сталь [19, 33, 43], у которых энергия деформации убывает с повышением прочности, существует обратная связь. Другими словами, для таких материалов твердость (или предел прочности) играет главную роль. Исходя из этого, Хоббс [33] предложил в качестве определяющего параметра использовать предельную удельную работу деформации , пропорциональную произведению предела прочности на величину деформации если она остается упругой до момента разрушения). Иначе говоря, он считал, что при хрупком разрушении главную роль играет энергия разрушения. Если учесть, что при кавитации циклы нагружения повторяются с очень высокой частотой, то это допущение становится весьма реалистическим. [c.442]

Как отмечалось выше, испытания материалов на сопротивление кавитационному воздействию стали проводиться в относительно широких масштабах в 30-х годах текущего столетия и проводятся до сих пор, причем больше всего данных получено в конце 60-х годов. Испытания проводились на установках разных типов, как вибрационных, так и гидродинамических, а в ряде случаев (как, например, в опытах Кнэппа, описанных в разд. 8.4 и 8.5) на полномасштабных машинах в натурных условиях. В табл. 9.1—9.14, приведенных в конце этой главы, собраны заимствованные из разных источников данные, которые были получены на разных установках для самых разнообразных материалов. По возможности приводятся состав и механические свойства материалов. Эти таблицы содержат большой объем полезных справочных данных, в том числе таких, которые иллюстрируют результаты различных типов испытаний. Дополнительные данные, особенно о работах, проведенных в СССР, читатель найдет в обзоре Гликмана [24а]. [c.478]

В рамках последней объединенной программы по кавитационной и ударной эрозии, осуществленной Комитетом американского общества по испытанию материалов (ASTM), двенадцать разных лабораторий испытывали три стандартных металла — нержавеющую сталь марки 316, технически чистый никель марки 270 и алюминиевый сплав 6061-Т 6511. В одиннадцати лабораториях использовались разнообразные вибрационные установки,, а в одной — струйная установка. Во всех лабораториях использовались образцы, изготовленные из одной партии металла, а во многих случаях — из одного прутка. Как сообщается в работе [31а] 1) во всех лабораториях получен один и тот же порядок расположения указанных трех материалов по их относительному сопротивлению кавитационному воздействию, 2) отношения сопротивлений никеля и нержавеющей стали, по данным вибрационных испытаний, хорошо согласуются, 3) те же отношения для алюминия и нержавеющей стали, определенные по испытаниям на разных вибрационных установках, имеют большой разброс, 4) результаты испытаний на струйной установке сильно отличаются от результатов испытаний на вибрационных установках. [c.537]

В большинстве случаев отсутствуют данные об интенсивности кавитации, вызывающей разрушение. Поэтому при ремонте стремятся применить дорогостояшие материалы с наиболее высоким сопротивлением кавитационному разрушению, что увеличивает общую стоимость ремонтных работ. Не исключено, что во многих случаях ремонт можно произвести с использованием гораздо более дешевого материала и с большей экономической эффективностью. С другой стороны, поскольку потери в случае неудачного ремонта во много раз превосходят возможную экономию, целесообразнее использовать материалы с максимальным сопротивлением кавитационному разрушению до тех пор, пока не будут разработаны приемлемые методы определения интенсивности кавитации в данной установке. [c.628]

Пластическая деформация, возникающая в процессе кавитационного разрушения обычно имеет место до дезинтеграции по верхностного слоя материала. Далее разру шение, которое происходит в этом дефор мированном слое, приводит к механичес кому удалению частичек материала Согласно многим литературным данным чем выше твердость и временное сопротив ление, тем выше сопротивление кавитацион ному разрушению эти две характеристики хорошо коррелируют с сопротивлением этому разрушению. Стеллиты (сложные сплавы, содержащие кобальт, хром, вольфрам н углерод) имеют как самую высокую твердость, так и самое высокое сопротивление кавитационному разрушению по сравнению с обычными конструкционными материалами. [c.304]

Другой аспект влияния структуры металлов на сопротивление кавитационному разрушению состоит в следующем. Из двух сплавов, имеющих одинаковый состав, ио различный размер зерен, лучшим сопротивлением кавитационному разрушению обладает более мелкозернистый сплав. Границы зерен замедляют транскристаллитное усталостное растрескивание. Хрупкие микросоставляющие, такие, как эвтектика фосфида и графит в чугуне или сульфид марганца, в стали могут разрушаться, вследствие чего образуются надрезы, служащие зародышами трещин. Сопротивление материалов усталости также является важным фактором. Кавитационному разрушению часто предшествует инкубационный период, в [c.304]

Шретер [10] использовал обычную трубку Вентури и трубопроводной системе с рециркуляцией. Кавитационное разрушение происходило на стенках узкой части (горловины) трубки. Другие исследователи (в частности, Расмассен [11] и Шальнев [12]) использовали трубку Вентури с препятствием. Испытуемый образец может или сам служить препятствием, или помещаться в горловине несколько далее за препятствием в направлении потока. Автор для создания кавитационного воздействия использовал горловину квадратного сечения (47 мм) с препятствием диаметра 25 мм, которое было и испытуемым образом. Он применил такую конструкцию для сравнения сопротивления кавитационному воздействию большого числа материалов, подвергнув их [c.305]

Стеллит, сплав СО—Сг—Ре—С применяют в виде отливок и в качестве покрытий в особо тяжелых условиях эксплуатации. Например, Шенг (см. [17]) установил, что сталь типа 18-18 в воде разрушается в течение 30 ч, а типа 25-20 в течение 50 ч материалы же типа стеллита выдерживают испытания в течение 300 ч. Опробуются покрытия, выполненные металлизацией из этих и других устойчивых к кавитации материалов, но их эксплуатационные свойства редко достигают свойств этих материалов, как в компактном виде, так и виде наваренного слоя. Титан является многообещающим конструкционным материалом с точки зрения его высокого сопротивления коррозии. Титановые покрытия на меди (процесс Страуманиса [18]) разработаны с целью улучшения ее сопротивления кавитационному разрушению. [c.307]

Вызывают большой- интерес конструктивные особенности некоторых типов дизельных двигателей (например, 12ЧН18/20), у которых цилиндровые втулки почти не имеют кавитационных разрушений или последние появляются при более длительном сроке службы. По-видимому, конструктивные решения в этом случае могут играть значительную роль. Перспективными мероприятиями, эффективно повышаюш,ими кавитационную стойкость гильз и втулок, могут быть диффузионное покрытие их охлаждаемой поверхности или газопорошковая наплавка высокопрочными материалами, обеспечивающими достаточное сопротивление гидроэрозии. [c.23]

В настоящее время для испытаний материалов на сопротивляемость гидроэрозии получили распространение магнитострикцион-ные вибраторы (МСВ). По мнению многих исследователей, установки этого типа позволяют правильно оценивать сопротивление материала кавитационному разрушению. Кавитационная зона в этих установках создается продольными колебаниями никелевого стержня, возбуждаемыми на резонансной частоте в схеме магиито-стрикционного генератора. На нижнем конце стержня крепится испытуемый образец, погруженный в жидкость. При достаточной амплитуде колебаний никелевый стержень получает огромные ускорения, вследствие чего поверхность образца разрушается. [c.45]

Нестабильные аустенитные стали на основе марганца или хрома с марганцем, вследствие благоприятного сочетания прочности и пластичности при нагружении (трип-эффект), являются весьма перспективными материалами для современной техники [5]. Стали, содержащие до 10% Мп, представляют значительный интерес при сопротивлении микроударному нагружению. Одним из весьма интересных примеров практического использования таких сталей с большим техническим эффектом является создание группы кавитационно-стойких сталей (типа 30Х10Г10) [c.11]

Согласно всем имеющимся данным, основной механизм сопротивления материалов кавитационному воздействию связан с механическими напряжениями. Схлопывание каверны независимо от того, обусловлен ли механизм разрущения образованием ударной волны или микроструйки (гл. 8), вызывает на поверхности материала нормальные напряжения. Сдвиговые напряжения в материале, возникающие вследствие неравномерного распределения давления, могут привести к пластической деформации или появлению кристаллических дислокаций. Механические напряжения могут вызвать также усталостное раз-рущение, которое может стать причиной кавитационного разрушения в случае малых пластических деформаций. Хрупкие материалы могут растрескиваться вследствие неравномерности нагружения при кавитации. Химическое и электромеханическое воздействия кавитации, по-видимому, сильнее всего проявляются на кристаллических материалах. Скорость реакций будет наибольшей на границах зерен и на вновь образовавшихся поверхностях, как в случае кристаллических дислокаций. [c.430]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...