Сопротивление материалов кавитационному воздействию

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]

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]

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]

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]

Для определения сопротивления материалов кавитационному воздействию применяют относительно стандартизированные установки, предназначенные для изучения кавитации в потоках жидкостей. Геометрия потока варьируется. Почти всегда удается обеспечить более точное моделирование реальных условий, чем это возможно на ультразвуковых установках. Кроме того, во всех случаях стараются создать такой режим течения, чтобы основные параметры, такие, как давление и скорость в области кавитации, можно было бы легко измерить и (или) рассчитать, а также чтобы интенсивность разрушения была сравнительно высокой. Существующие лабораторные установки в большей или меньшей мере отвечают этим требованиям. [c.467]

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]

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]

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]

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]

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]

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]

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]

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]

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]

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]

Сравнение разных методов измерения относительного сопротивления материалов кавитационному воздействию затруднительно ввиду различий в рабочих процессах. При вибрационных испытаниях один и тот же объем жидкости участвует в кавитационном цикле огромное число раз в течение короткого промежутка времени, в то время как в установках других типов каждый элемент жидкости проходит через зону кавитации только один раз и находится в ней очень короткое время. При вибрационных испытаниях газ и ядра кавитации автоматически удаляются из жидкости под действием вибрации и их содержание стремится к некоторому стационарному уровню. Это не позволяет изучать влияние на кавитационное разрушение содержания газа в жидкости при заданной температуре. При других методах испытаний содержание газа в жидкости определяется не рабочей частью, а другими частями установки. Ряд исследований по влиянию содержания газа на разрушение был выполнен на установке с вращающимся диском Расмуссеном [67], а в трубках Вентури — Бётчером и Мауссоном [5, 48]. Возможность определения содержания газа зависит от типа установки. [c.477]

Хотя количественные соотношения получить не удалось, некоторые качественные обобш,ения все же сделаны. В табл. 9.14 указан порядок, в котором возрастает сопротивление материалов кавитационному воздействию по результатам испытаний на установках разных типов. В этой таблице, заимствованной из работы Керра [39а], собраны результаты испытаний, проведенных на вибрационных установках, в трубках Вентури, установках [c.481]

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]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...