Охлаждение, напряжения от неравномерности его

Постановка задачи термоупругости в перемещениях. Пусть напряженно-деформированное состояние в трехмерном упругом теле, свободном от закреплений и внешних механических воздействий (объемные силы также не учитываются), обусловлено неравномерным его нагревом или охлаждением. Будем считать, что соответствующая задача теплопроводности решена ( 19.1), и для тела известно температурное поле Т. Требуется найти перемещения и, v я w. [c.406]

Изготовленные стеклянные изделия должны быть подвергнуты отжигу, чтобы устранить механические напряжения, образовавшиеся в стекле при быстром и неравномерном его остывании. При отжиге изделие нагревают до определенной температуры, а затем подвергают медленному охлаждению. Свойства стекол меняются в широких пределах в зависимости от их состава и режима тепловой обработки. [c.196]

Многие отливки подвергаются отжигу для снятия напряжений, или, как его часто называют, старению. В отливках особенно сложной формы получаются значительные внутренние напряжения в результате неравномерного охлаждения. Постепенно, в течение длительного времени, эти внутренние напряжения самопроизвольно уменьшаются. В результате этого самопроизвольного снятия внутренних напряжений происходит некоторая деформация отливки — отливка несколько изменяет свою форму, коробится. Поэтому раньше ответственные отливки, которые не должны в работе изменять свою форму, наиример станины станков, вылеживались после закалки на дворах литейных цехов в течение нескольких месяцев, прежде чем поступить на механическую обработку. Но такое естественное старение, помимо того, что оно очень длительно, все-таки не снимает полностью внутренних напряжений за полгода-год снимаются только 30—40% первоначальных напряжений. Поэтому в настояшее время производится искусственное старение чугунные отливки загружаются в холодную или нагретую до температуры только 200—250° печь и медленно нагреваются со скоростью 100—150 в час, до температуры 500—600°. При этой температуре отливки выдерживаются в течение 3—5 час. после чего медленно охлаждаются со скоростью 25—75° в час до температуры 150—250°. Дальше они могут быть охлаждены на воздухе. После такого искусственного старения, внутренние напряжения снимаются почти полностью, и остаточные напряжения составляют не более 20% от первоначальных. [c.271]

Типичным случаем является возникновение остаточных температурных (термических) напряжений при неравномерном охлаждении изделия по сечению, например при закалке и т. п. (рис. 83,а). Поверхностный слой цилиндрического сплошного образца охлаждается и уменьшает свой объем быстрее, чем его внутренняя часть, и сжимает последнюю ( эффект обруча ), В результате во внутренней части возникнут временные напряжения сжатия, в поверхностном слое — напряжения растяжения Ор (рис, 83,6). При Ор От (при данной температуре) в этом слое произойдет пластическая деформация— необратимое изменение размеров. Когда периферийный слой уже охладился, центральная часть еще охлаждается и стремится уменьшить свой объем. Этому препятствует уже охладившийся периферийный слой. В центральной части образца возникнут остаточные напряжения растяжения, в периферийном слое — сжатия (рис, 83,б). Величина остаточных напряжений тем больше, чем выше разность температур по ечению и, следовательно, чем больше скорость охлаждения. [c.192]

Внутренние трещины в металле. В процессе затвердевания жидкой стали образовавшаяся непрочная наружная корка слитка не выдерживает давления жидкого металла или слиток при его остывании повисает на стенках изложницы в этих случаях образуются поперечные трещины. Они могут возникать также в результате заворота внутри слитка отставшей от стенки изложницы застывшей корки стали. Образование трещин в металле может также происходить в результате имевшего место неравномерного охлаждения слитка вследствие возникающих в нем напряжений. [c.330]

Во время растопки котла в него может длительно не подаваться вода. Если экономайзер не отключен от котла и обогревается дымовыми газами, то вода в нем может полностью испариться, а стенки труб нагреются до температуры омывающих их дымовых газов. При температуре газов до 400—450° С это не представляет непосредственной опасности для стальных и тем более чугунных элементов экономайзеров. Однако подача питательной воды в разогретый экономайзер и резкое его охлаждение крайне опасны, так как при попадании воды в экономайзер она быстро испаряется, поступающая вслед за этим вода конденсирует пар, заполняющий экономайзер, и возможны сильные гидравлические удары неравномерное охлаждение частей экономайзера создает в них большие механические внутренние напряжения и т. п. [c.173]

Промывка на холостом ходу производится с числом оборотов от 800 до 1 ООО в минуту. В случае невозможности получения насыщенного пара низкого давления перегретый пар дросселируется, а температура его снижается до температуры насыщения путем впрыска конденсата в перегретый пар. В целях предупреждения неравномерного охлаждения ротора турбины и возникновения больших температурных напряжений в деталях проточной части следует тщательно наблюдать за впрыском конденсата, не допуская понижения температуры смеси рабочего пара с конденсатом более чем па 1 —1,5° С в минуту. [c.135]

Без искусственного охлаждения нельзя обеспечить надежности работы двигателя. Во время его работы отдельные детали могут нагреваться крайне неравномерно. Возьмем, например, головку двигателя. Как известно, в ней имеются близко расположенные один от другого два клапана всасывающий и выхлопной. Выхлопной клапан подвергается действию температуры га оз, доходящей до 900° С. Всасывающий клапан омывается холодной смесью, температура которой в бензиновых двигателях ниже температуры окружающей среды. Естественно, что при этом в головке двигателя возникают большие разности температур и, следовательно, большие термические напряжения. [c.229]

Образование горячих трещин в сварных швах связано с характером процесса его кристаллизации, видом кристаллической структуры (крупнозернистая столбчатая, имеющая направленно встречный вид, или мелкозернистая дезориентированная), степенью развития внутрикристаллической ликвации и скоростью возникновения и роста напряжений в сварном соединении. Как указывалось, сварное соединение находится под воздействием растягивающих напряжений, возникающих и возрастающих вследствие несвободной усадки шва и охлаждаемых участков неравномерно нагретого основного металла. В связи с этим металл шва после кристаллизации в процессе охлаждения подвергается пластической деформации. От запаса пластичности и прочности металла шва при высоких температурах (несколько выше или ниже температуры конца затвердевания) зависит склонность его к образованию горячих трещин. [c.75]

Отжиг для уменьшения или снятия напряжений. Данный вид отжига является наиболее общим видом термической обработки, потому что он может быть отнесен не только к сталям, а ко всем металлическим материалам, в которых получаются внутренние напряжения. Они возникают, главным образом, при быстром охлаждении изделия, когда отдельные части его неравномерно охлаждаются и вследствие этого неодинаково сокращаются (сжимаются) от охлаждения. Так как этого естественного сокращения размеров при понижении температуры предотвратить нельзя, то всякое препятствие равномерному сокращению может вызвать внутри металла состояние, которое и характеризуется возникающими внутренними напряжениями. Эти напряжения распределяются в изделии макроскопически. [c.210]

При сварке основной металл нагревается в зоне плавления до температуры более высокой, чем температура металла, окружающего сварочную ванну и удаленного от нее. Неравномерный нагрев металла, вызванный.сваркой, приводит к появлению сжимающих сил в зоне металла, прилегающей ко шву, и растягивающих сил вдали от сварного шва. В результате происходит коробление сварного соединения. Кроме того, затвердевание и охлаждение металла шва приводят к его усадке и деформации свариваемого изделия. Структурные напряжения связаны с изменением размеров кристаллов и их взаимного расположения и сопровождаются изменением объема тела, вызывающим внутренние напряжения. Внутренние силы, возникающие в металле при сварке, могут быть достаточными, чтобы привести к образованию трещин в швах или рядо.м с ними. [c.116]

Трещины, наружные и внутренние, являются опасными и недопустимыми дефектами сварных щвов. Они образуются вследствие напряжений, возникающих в металле от его неравномерного нагрева, охлаждения и усадки. Высокоуглеродистые и легированные стали после сварки при охлаждении закаливаются, в результате чего могут образоваться трещины. Причина возникновения трещин — повышенное содержание в стали вредных примесей (серы и фосфора). [c.355]

Толщина изделий должна быть по возможности одинаковой во всех сечениях, в противном случае неравномерное охлаждение материала и неравномерная его усадка вызывают значительные внутренние напряжения, приводящие к короблению изделия и к его растрескиванию. К тому же при наличии утолщенных стенок удлиняется охлаждение в форме и дополнительно расходуется материал. Разностенность изделия не должна превышать отношения 1 3 при изготовлении деталей прессованием, 1 5 при литье под давлением, прп этом от меньшего сечения к большему должен быть обязательно плавный переход. Наиболее приемлема толщина стенок 1,5—3 Л1Л1. Минимально допустимая толщина 0,5 мм при высоте изделия до 10 мм. Максимально допустимая толщина стенок для термореактивных материалов 8—10 мм, для термопластичных — 3—4 мм. [c.111]

Горячее стекло благодаря пластичности легко обрабатывается путем выдувания (ламповые баллоны, химическая посуда), вытяжки (листовое стекло, трубки, шта-бики), прессования и отливки нагретые стеклянные части приваривают друг к другу, а также к деталям из других материалов (металлы, керамика и пр.) Листовое стекло получается на машинах Фурко посредством вытягивания полосы стекла сквозь фильеру в ша.мотной заслонке, погруженной в расплавленную стекломассу бутылки, ламповые баллоны производятся на машинах-автоматах чрезвычайно большой производительности. Изготовлевшые стеклянные изделия должны быть подвергнуты отжигу, чтобы устранить механические напряжения, образовавшиеся в стекле при быстром и неравномерном его остывании. При отжиге изделие нагревают до некоторой, достаточно высокой температуры (температура отжига), а затем подвергают весьма медленному охлаждению. Механическая обработка стекла в холодном состоянии сводится к резке (алмазом), сверловке, шлифовке и полировке. Сверловка стекла может производиться инструментами из свер.чтвердых сплавов, например победита, или латунными сверлами с применением абразивов. Металлизация стекла осуществляется различными путями в зависимости от особенностей изделия нанесением металла методом возгонки в вакууме, методом вжигания серебряной или платиновой пасты, шоопированием и химическим методом осаждения серебра, [c.164]

При эксплуатации котельных установок, работающих на безнакипном щелочном режиме, неоднократно появлялись трещины в заклепочных и вальцовочных соединениях. Характерными особенностями трещин являлись расположение их но границам зерен, отсутствие деформаций металла в зоне образования трещин, сохранение металлом механических свойств даже в непосредственной близости от места разрушения. Исследованиями установлено, что указанные трещины обусловлены каустической хрупкостью металла, возникающей вследствие одновременного воздействия на металл местных напряжений, близких к пределу текучести или превышающих его, и щелочно-агрессивной котловой воды. Повышению местных напряжений способствуют остаточные напряжения после клепки или развальцовки, а также напряжения, вызываемые неравномерным прогревом (охлаждением) металла при пусках и остановках котлоагрегатов и в случаях резких изменений нагрузки. Кроме того, повышение местных напряжений вызывается неправильным вводом и распределением питательной воды в барабане, а также ограничением свободы термических удлинений элементов котла. [c.419]

Начальные напряжения. Может случиться, что начальное состояние тела столь далеко от ненапряженного состояния, что прн вычислении напряжений и деформаций нельзя применить принцип суперпозиции, разъясненный в 64. Такое начальное состояние может являться результатом процессов изготовления и обработки или действия массовых сил. В чугунных отливках внешние слон остывают быстрее, чем внутренние, и неравномерное сжатие, происходящее от неравномерного охлаждения, является причиной возникновения значительных начальных напряжений после охлаждения. Есль изогнуть металлический лист и придать ему форму цилиндра, а затем сварнт края, то полученное тело будет иметь начальные напряжения, и ненапряженное состояние можно восстановить, еслн только вновь разрезать цилиндр. В теле, находящемся в равновесии под действием взаимных притяжений его частей, также существуют напряжения если тело велико, то этн напряжения могут быть очень велнки. Земной шар представляет собой пример тела, которое должно рассматриваться как имеющее начальные напряжения, так как большие напряжения, которые должны существовать внутри, совершенно исключают возможность вычисления по обычным методам деформаций, отсчнтывац ых от ненапряженного состояния, принятого за состояние до деформации. [c.120]

Следует учесть, что быстрое охлаждение корпуса турбины, особенно при обдувании его холодным наружным возду.хом через открытые оконные проемы, ведет к неравномерному дхлаждению и образованию в нем трещин от чрезмерно большого напряжения в металле, [c.115]

В процессе сварки конструкции в ней возникают напряжения в результате неравномерных объемных изменений, вызванных неодинаковым нагревом основного и наплавленного металлов, усадкой расплавленного металла после сварки, структурными изменениями металла из-за быстрого охлаждения, жестким закреплением деталей или изделия в ходе их изготовления. Появление указанных натряжений в сварном соединении может обусловливаться также и изменением растворимости газов, окружающих сварной шов при охлаждении. Эти напряжения в отличие от напряжений, действующих на конструкцию во время ее эксплуатации и вызываемых внешними силами, называют внутренними или остаточными сварочными напряжениями. Внутренние напряжения могут вызвать не только деформацию сварного изделия, но и его разрушение. Величина оста- [c.119]

Ориентационные остаточные напряжения в значительной степени зависят от конструкции детали, количества и расположения мест впуска расплава в форму или общего направления движения материала. Рис. VIII. 3 хорощо иллюстрируёт это положение. Первой причиной возникновения ориентационных напряжений является течение материала по одному или двум направлениям - (одно- или двумерное течение). При этом в направлении потока за счет трения расплава о стенки металлической формы, а также от внутреннего трения между слоями возникает разность скоростей потока по сечению. Напряжения сдвига вызывают деформацию макромолекул и их ориентацию, которая фиксируется при застывании расплава. Если происходит двумерное течение, поток расплава расширяется перпендикулярно направлению его движения. Пример такого течения —. заполнение формы диска от литника, расположенного по центру. Фронт потока в любой момент заполнения формы представляет собой дугу с центром у литника. Расширение расплава происходит неравномерно по сечению. После смачивания стенки формы расплав около нее начинает охлаждаться и застывать, в то время как новые порции расплава будут передвигаться по застывшему слою и одновременно расширяться. Это приводит к возникновению сдвиговых напряжений в направлении, перпендикулярном основному направлению течения потока. Возникает двухосная ориен-тация материала в теле детали, причем доминирующей оказывается продольная ориентация. Следовательно, второй причиной, обусловливающей остаточный характер ориентационных напряжений, является быстрое охлаждение (при литье под давлением, экструзии) и атвердёвание материала после формования. [c.266]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...