Гидроабразивные разрушения

Уделяя основное внимание кавитационным и гидроабразивным разрушениям, исследователи и конструкторы до последнего времени мало анализировали случаи усталостных разрушений деталей гидротурбин. Предполагалось, что основными силами, действующими на рабочее колесо, являются статические нагрузки, а динамические нагрузки незначительны по сравнению со статическими, поэтому в расчетах учитывались только статические нагрузки [26, 46]. [c.4]

Наиболее полно гидроабразивное разрушение металлов рассмотрено в работе [18]. Техника и методы исследования гидроабразивного износа в принципе мало отличаются от применяемых при изучении гидроэрозии. При испытании материалов обычно используют воду, содержащую определенное количество абразивных частиц. В той же работе показано, что потери массы при гидроабразивном разрушении с самого начала находятся в линейной зависимости от продолжительности испытания. С увеличением содержания абразивных частиц в струе воды указанная линейная зависимость сохраняется. Такая же закономерность при гидроабразивном испытании металлических образцов получена и другими исследователями [3, 29, 30]. [c.39]

Приведенная формула позволяет получить хорошее совпадение расчетных и опытных данных. При гидроабразивном испытании металлов не обнаружен так называемый инкубационный период, который характерен для струеударного разрушения водой. Гидроабразивное разрушение начинается при значительно меньшем числе ударов. Из этого следует, что наличие в воде абразивных частиц способствует развитию процесса разрушения металла и приводит к более сложным закономерностям. [c.40]

Гидроабразивные разрушения 306 Гидротурбины — Выбор методов сварки основных деталей 308 ГОСТ 380-71 239, 268 859 — 66 217 977 — 65 268, 269 1019-47 217 1050 — 74 268, 269 1235 — 67 216 1561—65 172, 178 4543-71 268 [c.371]

Возможно, что верхняя острая кромка заусенца разрушается преимущественно вследствие срезания ее частичками абразива, а основание заусенца разрушается главным образом за счет кавитационной эрозии, причем площадь сечения заусенца (всегда увеличенная у основания) выравнивается по всей его высоте. Тогда роль гидроабразивного разрушения проявляется тем сильнее, чем значительнее разрушен заусенец у основания. [c.217]

В качестве абразива использовался карбид бора с размером частиц 5 мк. График зависимости кавитационно-абразивной эрозии от концентрации абразива в жидкости представлен на рис. 46. Уровень разрушения для каждой исследованной жидкости максимален при концентрации абразивных частиц 30—60%. Изменение вязкости жидкости от 1 (кривая 3) до 1500 спз (кривая 1) приводит к снижению максимального уровня эрозии примерно в три раза. Снижение уровня эрозии в более вязких жидкостях, вероятно, связано с уменьшением скорости гидроабразивного разрушения образцов вследствие уменьшения скорости акустических течений. Сравнение рис. 44 и 46 показывает, что введение в жидкость абразивных частиц способствует ускорению разрушения образцов. [c.218]

Общность представления об усталостном разрушении поверхностей трения, которое в последнее время распространяется и на такие виды изнашивания, как адгезионный износ [53] или износ под действием абразивных частиц [52], дает основание полагать, что имеет место и определенная общность характера структурных изменений при фрикционно-контактном воздействии. Это, например, подтверждается работой [122], где выявлено периодическое изменение микротвердости стальных поверхностей в процессе гидроабразивной обработки, которое авторы связывают с периодическим упрочнением и разрушением поверхностного слоя. Ниже приведены результаты исследования закономерностей структурных изменений при изнашивании металла в струе твердых сферических частиц. Теоретический анализ, выполненный в работе [123], свидетельствует об усталостной природе разрушения в этих условиях. [c.76]

Кавитационная эрозия появляется в виде местного разрушения деталей гидромашин и других устройств, металлические поверхности которых соприкасаются с потоком жидкости, когда в нем возникают местные падения давления. Причиной разрушения металла являются повторные местные ударные нагружения, возникающие при захлопывании каверн, причем разрушение происходит, по-видимому, при одновременном влиянии и фактора коррозии. В исследованиях, посвященных этому виду изнашивания, изучались само явление кавитации (в частности, влияние масштабного фактора), механизм разрушения и изыскание сплавов, стойких по отношению к кавитационной эрозии, условия изнашивания при кавитации в гидроабразивном потоке. [c.50]

Таким образом, при эксплуатации гидротурбин наряду с кавитационным и гидроабразивным износом возникают усталостные разрушения, вызванные вибрацией агрегата в результате пульсации давления потока воды, вихреобразования, кавитации и т. д. Возникновению усталостных разрушений способствует также коррозионная среда. Основная масса усталостных трещин и изломов возникает на выходной кромке лопасти, где на постоянно действующую, максимальную от напора воды статическую нагрузку накладываются динамические нагрузки. [c.5]

Процесс царапанья практически представляется как множество отскоков и повторных соударений частицы с поверхностью детали. При таком рассмотрении механизма гидроабразивного износа интенсивность разрушения материала зависит, как уже говорилось, от энергии транспортируемых потоком частиц, т. е. от их массы и скорости относительно поверхности. [c.73]

Тем не менее, сопоставление формулы (29) с данными экспериментальных исследований указывает на то, что она довольно правильно отражает основные закономерности гидроабразивного износа. Так, исследования механизма абразивной эрозии в гидродинамических трубах [17, 19, 21] показали, что скорость эрозии находится в линейной зависимости от времени испытания, причем с ростом концентрации абразивных частиц в потоке разрушение поверхности металла также возрастает линейно. [c.74]

Интенсивность разрушения характеризуется потерей веса или объема в единицу времени. Чем меньше эти потери, тем большей износостойкостью обладает рассматриваемый материал. Однако из-за большого разнообразия условий, в которых происходит гидроабразивный износ, использование каких-либо количественных показателей для оценки абсолютной износостойкости того или иного материала чрезвычайно затруднено. [c.96]

В условиях гидроабразивного изнашивания легко осуществляется избирательное разрушение структурных элементов. В работе [8] отмечается вымывание мягких составляющих сплава и обнажение карбидных зерен. Интенсивный износ обычных серых, чугунов также может служить примером неоднородного износа структурных элементов. В этом случае разрушается сначала графитовая составляющая, а затем выкрашивается стальная основа [37]. В то же время белый чугун с [c.100]

С этой точки зрения значительный интерес представляет собой классификация условий гидроабразивного износа, предложенная в работе [42]. Интенсивность разрушения материала при этом рассматривается в зависимости не только от механического воздействия абразивных частиц, но и от физико-химического (всегда разупрочняющего действия среды. [c.167]

Кавитационный износ часто сопутствует гидроабразивному. Явление кавитации связано с возникновением в потоке жидкости парогазовых пузырьков, внутри которых давление снижается до давления паров жидкости при данных температурах. При быстром разрушении этих пузырьков, попадающих в область более высоких давлений, образуются гидравлические импульсы ударного характера, интенсивно разрушающие металл. [c.226]

Ямпольский И. Я. Восстановление разрушенных участков проточной части гидротурбин. — Труды научно-технической конференции Кавитационная и гидроабразивная стойкость металлов в гидротурбинах . М., Машиностроение , 1965, с. 145. [c.284]

Развитие процессов разрушения во времени позволяет говорить об усталостной природе гидроабразивного изнашивания. Величина накопленной внутренней энергии в результате деформирования и упрочнения поверхностного слоя материала может служить критерием его износостойкости. [c.159]

В результате изучения двух составляющих видов кавитационно-абразивного разрушения были выявлены их существенные различия. Так, например, чисто гидроабразивный износ зависит от скорости удара в степени 2,2, а чисто кавитационное разрушение — в степени от 6 до 14. Гидроабразивное изнашивание протекает во времени линейно, в то время как для кавитационного износа имеет место параболическая зависимость, т. е. разрушение происходит во времени ускоренно. Абразивная эрозия, как это было рассмотрено ранее, возникает как следствие пластических деформаций поверхности металла, тогда как основу кавитационных разрушений составляет поверхностно-усталостные явления. [c.40]

По-видимому, этот вид эрозии включает в себя как элементы гидроабразивной, так и кавитационной эрозии, и существенно нового в механизм протекания процесса эрозионного разрушения не вносит. [c.44]

Абразивное изнашивание характеризуется тем, что на трущихся поверхностях присутствуют абразивные частицы, которые разрушают поверхность за счет резания и царапанья с отделением стружки. Абразивные частицы на поверхности трения могут появиться в результате недостаточной очистки смазки, шаржирования (внедрения) абразива при обработке деталей, как продукт износа (твердые частицы структурных составляющих разрушенных микрообъемов материала). Многие детали машин работают в абразивной среде (лемеха плугов, зубья ковша экскаватора и др.). Разновидностью абразивного изнашивания является гидроабразивное и газо-абразивное изнашивание, т.е. изнашивание твердыми частицами в потоке жидкости или газа. [c.82]

Износостойкие покрытия. При контакте трущихся поверхностей (подшипники, рычаги сцепления, детали транспортных средств, текстильных и сельскохозяйственных машин, транспортерные ленты, полки холодильников и шкафов, изделия из кожи и др.) происходит их разрушение. Абразивную и гидроабразивную эрозию вызывают мелкие твердые частицы, взвешенные в жидком или газовом потоке. Для защиты изделий от эрозионного разрушения применяют износостойкие покрытия. [c.75]

При наличии слоя жидкости и зоне удара возникает гидродинамический поток, вызывающий дополнительно гидроабразивное изнашивание. Поскольку ударно-абразивному изнашиванию свойственна цикличность, то при высоких энергиях удара ведущим процессом может оказаться усталостное разрушение . [c.341]

Результаты исследований, проведенных М. М. Тененбаумом [186—189], показывают, что гидроабразивное изнашивание является сложным, самонастраиваюхцимся процессом, зависящим прежде всего от угла атаки, скорости абразивных частиц в момент удара о поверхность детали, отношения значений твердости изнашиваемого материала и абразива (коэффициент твердости), концентрации абразивных частиц в жидкости. Гидроабразивное изнашивание определяется не только действием абразивных частиц, но и физико-химическими реакциями с жидкостью. При определенных условиях воздействие жидкости может быть столь активным, что гидроабразивное изнашивание (действие твердых частиц) подавляется кавитацией или коррозией. Обычно гидроабразивному разрушению предшествуют пластическая деформация, микроусталостные явления или процессы микрорезания, на которые накладываются гидравлические удары захлопывающихся кавитационных пузырьков и адсорбционно-коррозионные реакции [186, 190]. [c.110]

Обычно областями возникновения кавитационных и гидроабразивных разрушений являются поверхности выходных кромок лопастей рабочего колеса, внутренняя поверхность обода рабочего колеса радиально-осевой турбины и камеры рабочих колес осевых турбин в зонах, близких к выходным кромкам. Для уменьшения кавитационных разрушений детали турбины изготовляют из кавитационностойкой стали или покрывают их защитным слоем этой стали. [c.306]

При нормальном давлении большая часть деталей лежит на поверхности излучателя, не удаляясь от него. Некоторые детали, отделяясь от общей массы, ударяются о торец излучателя и подымаются на незначительное расстояние почти по вертикали (рис. 43, а). При повышенном (5-10 н1м ) тaтичe кoJVI давлении в объеме жидкости перемещаются все загруженные детали, причем траектория их движения усложняется, а скорость перемещения возрастает (рис. 43, б). Таким образом, повышение Рд способствует значительному усилению не только кавитационного, но и гидроабразивного разрушения. [c.217]

Высокая защитная способность ДГУ в условиях электрохимической коррозии в двухфазных средах электролит-углеводород связана с наличием в композищш изощюната, который реагирует с водой на поверх- ности металла, снижает скорость коррозионного разрушения, увеличивая адгезию с подложкой. По данным нефтяных фирм США, покрытия на основе полиуретанов с толщиной слоя 250 мкм, применяемые для защиты трубопроводов различного диаметра, обеспечивают защитное действие в течение 20 лет. Сообщается также об эффективности защиты насосно-компрессорных труб в условиях гидроабразивного потока, содержащего агрессивные хлор- и сероводородсодержащие компоненты. [c.140]

Поскольку гидроабразивное изнашивание определяется влиянием большого числа разнообразных факторов и в настоящее время отсутствует теория разрушения для этого сложного процесса, то корректная оценка износа реальных материалов и ресурсные испытания должны проводиться в условиях, максимально имитирующих эксплуатационные. М. М. Тененбаумом и Э. Л. Ароновым разработаны две разновидности машины ПВ-12, удовлетворяющие данным требованиям [1861. Машина для изнашивания образцов в постоянном объеме суспензии (рис. 6.15, д) предназначена для проведения испытаний в химически активных жидкостях. Из бака 2 суспензия при [c.111]

При гидроабразивном изнашивании разрушение тонких слоев пластичных металлов происходит одновременно по двум схемам постоянного во времени отделения очень малых частиц металла, соизмеримых с глубиной внедрения абразивных частиц и в изнашиваемую поверхность (царапина, передеформирование), и периодического отделения более значительных по толщине микрослоев металла в пределах наиболее наклепанного слоя (малоцикловая усталость) [51], [c.7]

Под гидроабразивным износом обычно понимают разрушение деталей проточной части гидравлических машин в результате механического воздействия твердых частиц, находящихся в воде или другой рабочей жидкости. В проиессе разрушения происходит изменение формы и линейных размеров деталей, в связи с чем, ирименительно к гидравлическим машинам, суммарная величина разрушения ири абразивном износе обычно намеряется уменьшением объема или веса. Иногда износ деталей характеризуют площадью и глубиной повреждения их поверхностей. [c.72]

Интенсивность разрушения деталей проточной части гидравлических машин в результате абразивного износа помимо гидравлических характеристик взвесенесущего потока, концентрации и состава наносов зависит также от физико-механиче-ских свойств материала, из которого выполнены эти детали. Способность материала сопротивляться гидроабразивному износу называется обычно его износостойкостью. [c.96]

Катастрофические размеры тидроабразивного разрушения лопастей рабочего колеса свидетельствуют о большой разрушающей, способности потока воды, содержащего абразивные частицы [16]. На поверхности других деталей имеются эрозионные раковины и борозды гидроабразивного характера. [c.16]

Особенность износа проточной части деталей турбин в гидроабразивной среде состоит в том, что разрушение чащ,е всего происходит под лопатками направляющего аппарата с одновременным повреждением одежды крышек турбины на узком участке подлопаточной зоны и торца лопаток. Глубина повреждений одежды в виде сплошных раковин в подлопаточной зоне достигает 20— 30 мм. При этом наблюдается подрезание нижнего торца лопатки на 25—30 мм, тогда как в межлопаточном пространстве износ незначителен. Например, на Эзминской ГЭС (напор воды около 170 м) рабочие колеса турбин, особенно выходные кромки и крайние участки входных кромок лопастей колеса, подвергаются большому износу. Разрушения носят гидроабразивный характер и наблюдаются главным образом у нижнего обода в передней части лопасти с подрезом по сечению на глубину 50 мм. Подобному разрушению на такую же глубину подвергается и колесо турбины. Значительный гидроабразивный износ обнаружен и у деталей лабиринтных уплотнений. [c.17]

Для повышения стойкости деталей, работающих в условиях контактного изнашивания, часто применяют наплавку на детали более твердых и прочных сплавов. Литой или порошкообразный сплав наплавляют на поверхность детали с помощью ацетиленокислородного пламени, электросварочной дуги или индукционного нагрева токами высокой частоты. При высоких температурах сплав прочно соединяется с основным металлом и образует очень твердую, износоустойчивую поверхность. Износостойкость деталей с направленной поверхностью, как правило, увеличивается в 2—3 раза, а в отдельных случаях в 10—15 раз. Для наплавок применяют различные сплавы (в том числе сталинит, сормайт, вокар и др.), а электроды выполняют из марганцовистой, хромистой, хромоникелевой и других сталей. В работе [18] приведены результаты исследования гидроабразивной стойкости различных наплавок, применяемых в отечественной промышленности. Из наплавок типа КБХ, 03И-1В, ЭН60М, Т-620, ЭТН2, УС, ВСН-6, ЭТН-1, ВХ и ОЗИ-1 наиболее износоустойчивой при кавитационном воздействии оказалась наплавка КБХ, а наименее износоустойчивой наплавка ОЗИ-1. Достаточно высокое сопротивление микроударному разрушению оказывают наплавки высокоуглеродистым хромоникелевым сплавом с добавкой титана. Из без-никелевых наплавок наиболее высокой эрозионной стойкостью отличается наплавка из хромомарганцевой стали (типа 30Х10Г10) с добавкой титана. [c.270]

На износостойкость металлов в гидроабразивном потоке оказывает влияние и плотность растворов. Повышение плотности жидкости до плотности абразива способствует переходу абразивных частиц во взвешенное состояние, что уменьшает интенсивность гидроабразивного изнашивания. В кислой абразивосодержащей среде (pH 5) на поверхности металлов, особенно железоуглеродистых сплавов, интенсивно протекают коррозионные процессы, совместно с механическим воздействием интенсифицирующие их разрушение. В нейтральной или щелочной среде (pH 13) интенсивность изнашивания значительно уменьшается вследствие образования на поверхности металлов тонких пассивных пленок продуктов коррозии и абсорбционных ОН-ионов (табл. 21.3). По другим источникам коррозионно-механическое иднашивание сталей марок 20, 45, 3X13 в водных растворах едкого натра происходит вследствие истирания быстро образующейся окисной пленки 19]. Установлено также, чг<у основным фактором, определяющим износостойкость сталей в водной суспензии угольного шлама, является не их твердость, а коррозионная стойкость. [c.572]

Интенсивность данного вида изнашивания зависит от физико-механических свойств материала детали, массы абразнвг1ых частиц, их скорости, абразивных свойств и проявляется в процессах упругопластического деформирования поверхностного слоя материала, в перенаклепе этого слоя с последующим хрупким разрушением и отслаиванием материала с поверхности детали в виде чешуек. Наличие влаги или агрессивной газовой среды значительно усиливает износ деталей. У тракторов гидроабразивному изнашиванию подвержены детали сопряжения плунжер — гильза топливных насосов и др., газоабразивному — впускные и выпускные клапаны двигателей. [c.17]

Опробование клея ВК 7, а также других теплостойких клеев, в производстве клее-сварных соединений из теплостойких, нержавеющих сталей типа СН не дало обнадеживающих результатов, так как клеи имеют плохую адгезию к поверхности указанных сталей. Введение клея в сварное соединение повышает его прочность всего лишь на 5—12%. При этом разрушение клеевой прослойки носит ярко выраженный адгезионный характер, наблюдается отслаивание клея с поверхности металла. Попытк повысить адгезионную способность клея путем различной подготовки склеиваемых поверхностей (химическое травленпе, онескоструивание, гидроабразивная и дробеструйная обработка, зачистка щеткой и абразивным кругом и др.) не дали положительных результатов. [c.118]

Гидроабразивное изнашивание возникает в результате воздей-с1вия твердых частиц, увлекаемых потоком жидкости. Твердые частицы в поток жидкости попадают в результате загрязнения за счет пыли воздуха и продуктов износа. Гидроабразивное изнашивание деталей топливных, масляных и водяных насосов, гидроприводов тормозных систем, гидроусилителей нередко проявляется совместно с эрозионным изнашиванием из-за воздействия потока жидкости. Трение потока жидкости о металл приводит к разрушению окисной пленки, образующейся на поверхности детали, и способствует коррозионному разрушению материала, особенно под действием абразивных частиц и микроударов в случае возникновения кавитации. Газоабразивное изнашивание происходит в результате воздействия твердых частиц, увлекаемых потоком газа. [c.96]

Гидроабразивное изнашивание происходит в условиях ударного воздействия твердых частиц на поверхность тела. В зависимости от свойств материалоб и угла атаки абразивными частицами изнашивание может иметь природу хрупкого разрушения (износ силикатного стекла), микрорезания (износ меди), пластического оттеснения, возникновения и роста микротрещин [14, 26,31]. [c.158]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...