Процессы повреждения материала детали

Процессы повреждения материала детали (объемные явления), Разрушение материала детали (его излом) относится, как правило, к недопустимым видам повреждения (см. гл. 1, п. 3). Это связано с тем, что поломка деталей в результате разрушения часто носит лавинообразный характер и протекает с большой скоростью. Поэтому расчеты, связанные с прочностью, оценивают не скорость процесса разрушения, а те условия, при которых данный процесс не возникает. [c.82]

О закономерностях изнашивания материалов. Для расчета и прогнозирования надежности изделий при их износе, для выбора рациональных материалов, размеров и конструкции сопряжений при заданных условиях их работы необходимо знать основные закономерности процесса изнашивания материалов. Только численная оценка степени повреждения материала детали при износе (см, гл. 2, п, 4) позволяет решать указанные выше задачи, [c.239]

Существенно влияют на возникновение и развитие усталостных трещин дефекты внутреннего строения материала (внутренние трещины, шлаковые включения и т. п.) и дефекты обработки поверхности детали (царапины, следы от резца или шлифовального камня и т. п.). Процесс постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений, приводящий к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению, называют усталостью, а разрушение вследствие распространения усталостной трещины — усталостным разрушением. Свойство материала противостоять усталости называют сопротивлением усталости. [c.307]

Под влиянием переменных напряжений в наиболее напряженном месте детали либо там, где она имеет внутренние пороки, возникает трещина, которая постепенно разрастается, охватывая все большую часть поверхности будущего излома. Наступает такой момент, когда сечение детали в месте развития трещины оказывается настолько ослабленным, что больше не в состоянии сопротивляться действующим на деталь нагрузкам, и она разрушается. Таким образом, усталостью называют процесс постепенного накопления повреждений материала при действии повтор но-переменных напряжений, приводящий к образованию трещин и разрушению. [c.332]

Вопрос о том, какому размеру усталостной трещины уделять внимание на практике, определяется условием дости ения предельного состояния тела с трещиной и возможностями методов и средств неразрушающего контроля, используемыми на практике для выявления трещин. Исходя из представлений о длительности процесса развития трещин и возможностей неразрушающих методов и средств контроля, а также доступности самих мест контроля эту проблему можно рассматривать непосредственно в рамках рассмотренного выше вопроса об относительной живучести материала. Живучесть основных силовых элементов конструкции оказывается достаточной для введения обоснованного и экономически целесообразного надежного периодического контроля. Вместе с том даже в однотипных элементах конструкций могут возникать усталостные трещины в результате повреждения поверхности детали в разных сечениях и зонах с различной концентрацией нагрузки. В этих условиях стратегия определения периодичности осмотра, выбор и обоснование метода и средств контроля не мог>т быть рассмотрены с общих позиций. Необходим анализ особенностей проведения контроля по таким различным критериям, как доступность зоны контроля, геометрия детали, месторасположение трещины, периодичность осмотров с учетом кинетики роста трещины в зоне контроля, чувствительность метода и стоимость процедуры контроля. Интенсивность осмотров и их трудоемкость могут перекрывать положительный эффект от эксплуатации элемента конструкции по принципу безопасного поврежде- [c.65]

Современная металлургия обладает целым арсеналом различных технологических методов получения сплавов, полуфабрикатов и изделий из них. Эти методы включают различные виды литья, процессы порошковой металлургии, обработки давлением, напыления и осаждения и многие другие. Основные принципы всех этих технологических способов либо уже применяются, либо могут найти применение при получении металлических композиционных материалов. Выбор технологического метода получения того или иного металлического композиционного материала определяется в основном следующими факторами видом исходных материалов матрицы и упрочнителя возможностью введения упроч-нителя в матрицу без повреждения его, создания прочной связи на границе раздела упрочнитель — матрица и максимальной реализации в материале свойств матрицы и упрочнителя, получения необходимого распределения упрочнителя в матрице, совмещения процессов получения материала и изготовления из него детали экономичностью процесса. [c.90]

Предельное состояние деталей конструкций при хрупком или переходном (квазихрупком) от хрупкого к вязкому состоянию материала рассматривается как такая стадия статической или быстро протекающей деформации, при которой возникают условия быстрого развития трещин как существующих в исходном состоянии, так и возникающих от других источников их инициирования (коррозионных дефектов, механических повреждений поверхности и т. д.). С быстрым развитием трещин, которому обычно в металлах сопутствуют незначительные местные пластические деформации, связан механизм хрупкого или квазихрупкого разрушения. Этот процесс имеет ряд особенностей на стадии инициирования, распространения или остановки хрупкого разрушения (если последняя имеет место в силу особенностей распределения напряжений или свойств материала детали в зонах хрупкого разрушения). Он также существенно зависит от степени хрупкости металла детали, т. е. от уровня тех незначительных пластических деформаций, которые сопутствуют быстрому разрушению. [c.6]

В случае высоки.х температур детали машин работают при относительно низких напряжениях. В этих условиях развитие разрушения материала имеет интеркристаллический характер и вид поверхности разрушения указывает скорее на хрупкое, чем на вязкое разрушение. Благодаря малому объему границ зерен по сравнению с объемом металла внутри зерен сравнительно небольшая деформация образца, связанная с деформацией металла по границам зерен, вызывает сравнительно большое местное повреждение материала. Известную роль играют в данном случае также процессы окисления иа границах зерен, в частности на поверхности образца пли детали. [c.246]

Из алюминиевых деталей сломавшиеся шпильки удаляют путем травления, для чего в теле шпильки высверливают отверстие, при этом надо остерегаться повреждения резьбы детали. Травление производят раствором азотной кислоты, который, хорошо растворяя сталь (материал шпильки), незначительно действует на алюминиевый сплав (деталь). В качестве катализатора применяют кусочки железной (вязальной) проволоки, которые опускают в раствор кислоты, налитой в отверстие шпильки. Через каждые 5—10 мин. использованную кислоту удаляют из отверстия шпильки пипеткой, и отверстие вновь наполняют свежей кислотой. Процесс продолжается несколько часов, до тех пор, пока металл шпильки не будет окончательно разрушен. После этого остатки кислоты удаляют, а отверстие промывают. [c.313]

При изнашивании поверхностей наряду с распространением износа на всю поверхность трения наблюдаются его локальные виды, которые обычно относятся к недопустимым видам повреждений. Например, на тормозных барабанах наблюдаются риски (рис. 24, ж) как результат недостаточной защиты поверхности трения от загрязнения. В золотниковых и плунжерных парах гидросистем в результате схватывания, когда появляются молекулярные силы взаимодействия, возникают задиры в виде локальных разрушений поверхностей (рис. 24, з) [1071. Задиры могут проявляться и в виде единичных повреждений, когда имеет место лавинообразный процесс разрушения (рис. 24, и). Локальные повреждения, связанные с наростом материала, могут проявляться либо в зонах наиболее интенсивной напряженности изделия, как, например, у режущих кромок металлорежущего инструмента (рис. 24, /с), либо при явлениях переноса металла (рис. 24, л). В ряде случаев наблюдается налипание на работающую поверхность детали посторонних частиц (рис. 24, м). [c.96]

Процесс циклического нагружения элемента конструкции в условиях эксплуатации сопровождается постепенным накоплением повреждений в материале до некоторого критического уровня, который может быть охарактеризован с привлечением различных методов и средств исследования. Выбор средств определяется применяемыми критериями в оценке самого предельного состояния и его фактической реализацией к рассматриваемому моменту времени, как это было рассмотрено в предыдущей главе. Даже при отсутствии в детали трещины можно с большой достоверностью утверждать, что после длительной наработки в эксплуатации последующее после проверки нагружение может вызвать быстрое зарождение и далее распространение усталостной трещины. Оценка состояния материала с накопленными в нем повреждениями и прогнозирование последующей длительности эксплуатации до появления трещины, установление периодичности контроля за состоянием детали подразумевают использование структурного анализа на базе физики металлов. Это подразумевает обязательное применение методов механики разрушения для оценки длительности роста трещины и обоснования периодичности осмотров на всех стадиях зарождения и распространения трещин. Однако многопараметрический характер внешнего воздействия на любой элемент конструкции делает неизбежным введение в рассмотрение процесса накопления повреждений в конструкционных материалах с позиций синергетики, следовательно, возникает новое представление о процессе распространения трещин. Всю совокупность затрат энергии внешнего воздействия, вызвавших разрушение элемента конструкции, интегрально характеризуют достигнутое на определенной длине трещины предельное состояние, единичная реализация процесса прироста трещины и сформированная в результате этого поверхность разрушения. [c.79]

Конкретным проявлением этого процесса являются, с одной стороны, необратимые изменения структуры материала (сдвиговые процессы внутри зерна, образование двойников, дробление зерен, процессы разрыхления и образование пустот, изменение упрочняющих фаз, деформация по границам зерен и образование субмикроскопических разрывов и пр.) и, с другой, — повреждение поверхности и поверхностного слоя детали в связи с действием ряда эксплуатационных факторов. [c.14]

Степень повреждения на данный период работы материала в опасной точке оценивают относительной величиной а принятого параметра условно принимают, что в исходном состоянии детали <п = 0, а в момент достижения предельного состояния а=1, т. е. степень повреждения может меняться в пределах от О до 1. Учитывая особенности процесса упругопластического деформирования при термоусталостном нагружении, считают [13, 25, 40, 71], что формирование предельного состояния обусловлено накоплением и взаимосвязью усталостных и длительных статических повреждений, оцениваемых либо во временной (как отношение соответственно чисел циклов и времен [71]), либо в деформационной трактовке [40] в обоих случаях суммирование осуществляют на основе принятой гипотезы. [c.16]

Это распределение свойственно внезапным отказам, характерным для статических разрушений от однократной перегрузки. Параметр X является чувствительной характеристикой надежности в смысле сопротивления таким отказам, опасность которых убывает с увеличением срока службы. Отказы по прочности, оцениваемые как разрушения или повреждение трещинами, могут возникнуть в результате постепенного изменения состояния материала и несущей способности детали. Это, как упоминалось, связано с процессами усталости, длительного статического повреждения при повышенных темпера- [c.140]

Полученная расчетная зависимость для меры повреждений может быть использована наряду с (4.3), причем во всех случаях, указанных в табл. 4.1, теоретические значения П в момент фактического разрушения, определявшегося на опыте, оказывались не менее близкими к единице, чем помещенные в таблицу величины, полученные на основе расчета по формуле (4.5). Напомним, что рассматриваемое уравнение повреждений предсказывает снижение сопротивления быстрому разрушению согласно зависимости (3.19). Принципиально эта зависимость позволяет оценивать ресурс деталей, работающих в условиях ползучести, по снижению коэффициента запаса прочности на быструю перегрузку. Такой коэффициент запаса обычно устанавливается, например, при расчетах всякого рода подъемно-транспортных устройств. Положим, что этот коэффициент не должен быть меньше некоторой величины По, причем в начале процесса нагружения эксплуатационное напряжение меньше величины Ор (0)/Ло, где Ор (0) — сопротивление быстрому разрушению неповрежденного материала, Ор (0) = С. С течением времени выдержки под напряжением это сопротивление снижается согласно (3.19), т. е. оказывается, что ар (т) меньше, чем Ор (0), причем уменьшается и указанный коэффициент запаса. Ресурс детали исчерпывается с достижением его наименьшей допустимой величины. [c.107]

Конкретным проявлением процесса накопления повреждений являются необратимые изменения структуры материала [29, 75, 109] в результате сдвиговых процессов внутри зерен (образования двойников, дробления зерен, разрыхления и образования пустот, изменения упрочняющих фаз, деформации ио границам зерен и образования субмикроскопических разрывов и др.) и механическое повреждение объема поверхностного слоя и поверхности детали под действием эксплуатационных факторов. [c.41]

В современных технических приложениях статические или квази-статические нагружения встречаются сравнительно редко. В связи с этим расчетчик вынужден обращаться к исследованию повторных, циклических и быстро прикладываемых нагрузок. Несомненно, подавляющее большинство инженерных конструкций содержит детали, на которые в процессе эксплуатации действуют пульсирующие, или циклические, нагрузки. В результате действия таких нагрузок возникают пульсирующие, или циклические, напряжения, которые часто являются причиной усталостного разрушения. С самого начала можно отметить, что общепринятый термин усталость, введенный более века назад, с точки зрения терминологии, по-видимому, не самый удачный, поскольку многие аспекты явления значительно отличаются от биологической усталости. Например, трудно обнаружить появление каких-либо прогрессирующих изменений в свойствах материала в процессе усталости иод действием напряжений, и разрушение зачастую может происходить внезапно без заметных признаков его приближения. Кроме того, во время отдыха , когда напряжения перестают действовать, не происходит залечивания или исчезновения эффектов предварительного циклического нагружения, т. е. повреждения в процессе усталости накапливаются и, как правило, являются необратимыми. [c.166]

Абразивное изнашивание может происходить весьма интенсивно и на достаточно смазанных поверхностях, когда приложенная нагрузка передается от одной детали к другой не только через слой смазочного материала, но и через абразивные частицы. Влияние продуктов износа, состоящих из наклепанных, иногда отпущенных и окисленных частиц, зависит от интенсивности изнашивания. При малой интенсивности изнашивания частицы размером около 0,01 мкм, присутствуя в зазоре, не могут сколько-нибудь существенно влиять на силу трения. С увеличением интенсивности изнашивания размер частиц обычно растет, и доля их участия в процессе изнашивания возрастает. Это часто приводит к тому, что начавшееся по какой-либо причине интенсивное изнашивание прогрессивно нарастает до заметного повреждения поверхностей. [c.163]

Процесс изнашивания протекает так на площадках фактического контакта материал подвергается многократной упругой и пластической деформации, что приводит к разупрочнению, разрыхлению в отдельных местах структуры материала с последующим отделением небольших блоков. Процесс разрыхления, вероятно, подобен процессу зарождения и развития усталостной трещины в детали под действием циклических нагрузок. Поверхностная пластическая деформация приводит также к охрупчиванию материала на отдельных микроучастках и его выкалыванию. Не исключаются повреждения, связанные с взаимным внедрением микроучастков поверхностей без разрушения масляной пленки. [c.180]

Общепринятая модель трещины в механике разрушения — математический разрез в теле из неповрежденного материала. Трещину считают заданной, а ее размер достаточно большим по сравнению с максимальным размером структуры материала — размером зерна, кристаллита, волокна и т. п. Такие трещины называют макроскопическими (в отличие от микроскопических трещин, размер которых имеет порядок характерного размера структуры материала или менее). Задача состоит в том, чтобы найти закономерности роста трещины при различных свойствах материала и различных процессах нагружения, а также установить условия, при которых этот рост устойчив, т. е. малые приращения нагрузок или малые изменения размеров трещин не приводят к ее интенсивному росту. В действительности физический процесс разрушения состоит из двух стадий. Первая стадия — накопление рассеянных повреждений — может составлять значительную часть общего ресурса (по различным данным от 50 до 90 %). Если в детали или элементе не было начальных технологических трещин, то зарождение первой макроскопической тре- [c.15]

Ввиду того что процессы накопления повреждений при малоцикловой усталости не одинаковы в области относительно больших (Л8 = 3,.. 4%) и малых (Д8 = 0,3. .. 0,6%) уровней нагрузки, о чеж свидетельствует различный характер разрушения материала, дисперсия значений долговечности не одинакова, и возрастает с уменьшением размаха деформаций. В области больших значений 8р разрушение определяется в основном статической прочностью, ресурсом пластичности тела отдельных зерен и детали.в целом. В области малых размахов деформации, когда основную часть размаха составляет упругая деформация, основное значение имеют процессы, свойственные механической усталости. Поэтому и рассеяние-долговечности. возрастает при уменьшении значений А . [c.183]

Рассмотрим простейший случай, когда прочность детали целиком определяется изменением номинального напряжения а t) в некоторой ее точке. Пусть процесса (О состоит из совокупности симметричных циклов с амплитудой Ощах. обозначаемой в дальнейшем просто через а. Введем меру повреждения В, равную нулю для начального состояния материала и единице при полном разрушении. Мера повреждения О является, очевидно, неубывающей функцией времени. Ее приращение ДО при л-м цикле напряжений зависит лишь от состояния детали, достигаемого к концу п — 1-го цикла (т. е. согласно предположению, от Оп-г), и от максимального напряжения л-го цикла ст . Следовательно, [c.160]

Классификация процессов старения по их внешнему проявле-нию, Поскольку процессы старения характеризуются сложными и разнообразными явлениями, происходящими в материалах деталей машины, их классификацию целесообразно провести в зависимости от того внешнего проявления, к которому привел данный процесс. По внешнему проявлению процесса, т. е. по деформации детали, ее износу, изменению свойств и другим показателям, можно судить о степени повреждения материала детали и, следовательно, оценить близость изделия к предельному состоянию. [c.80]

Разрушение валов в системе управления, вала воздушного винта и валов гидросистемы ВС является чрезвычайно редким событием. Оно происходит из-за повреждений материала на стадии изготовления детали или в процессе ее ремонта, а также может быть результатом нарушения технологии сборки сопрягаемых поверхностей в ремонте. Последствия разрушения валиков таковы, что гидросистема перестает функционировать и может возникнуть предпосылка к летному происшествию. Разрушение валов может сопровождаться потерей воздушных винтов и рассоединением систем управления в полете. [c.698]

Для сплавов на основе алюминия к моменту самоорганизованного перехода в область быстрого (нестабильного) разрушения предельная величина шага усталостных бороздок составляет около 4,7 10 м (см. единую кинетическую диаграмму). Согласно представленным на рис. 14.9 измерениям развитие усталостной трещины на всей длине происходило при значительно большей величине расстояния между мезолиниями. При этом, помимо уже указанного выше псевдобороздчатого рельефа, с возрастанием длины трещины появляются менее рельефные дополнительные усталостные линии. В совокупности все указанные особенности рельефа излома показывают, что помимо основного повреждения материала в момент нагружения детали в процессе ее кратковременной работы в полете имеют место еще дополнительно промежуточные переходные режимы функционирования, когда продвижение трещины происходит в результате высокоамплитудной смены уровня напряжения. [c.745]

Последовательность распространения трещины характеризуется блоками усталостных микролиний (рис. 15.15). Подрастание трещины, как и в предыдущих случаях применительно к осям и зонам сварки стоек, происходило при последовательном воздействии на материал серии нагрузок разного уровня, повторяющихся по характеру воздействия от полета к полету ВС (от посадки к посадке). Поэтому длительность роста трещины была оценена в количестве около 2000 посадок (см. рис. 15.14). Причем следует подчеркнуть, что сам процесс развития разрушения относится к области многоцикловой усталости, когда доминирующим является повреждение материала от низкоамплитудных нагрузок. Усталостные микролинии в этом случае характеризуют переходы от одного уровня переменных нагрузок к другому в пределах всего цикла нагружения детали за одну посадку. [c.788]

Tjv — текущее напряжение, характеризующее напряженное состояние материала детали в процессе усталостного повреждения и изменяющееся от aif в начальный момент нагружения до величины, близкой к пределу прочности перед разрушающим циклом [c.71]

Это процесс постепенного накопления повреждений материала под воздействием переменных напряжений и коррозионно-активных сред, приводящий к изменению свойств, образованию коррозионно-усталостных трещин, их развитию и разрушению изделия. Этому виду разрушения в определенных условиях могут быть подвержены все конструкционные материалы на основе железа, алюминия, титана, меди и других металлов. Опасность коррозионно-усталостного разрушения заключается в том, что оно протекает практически в любых коррозионных средах, включая такие относительно слабые среды, как влажный воздух и газы, спирты, влажные машинные масла, не говоря уже о водных растворах солей и кислот, в которых происходит резкое, иногда катастрофическое снижение предела выносливости металлов. Поэтому коррозионная усталость металлов и сплавов наблюдается во всех отраслях техники, но наиболее она распространена в химической, энергетической, нефтегазодобывающей, горнорудной промышленности, в транспортной технике. Коррозионно-усталостному разрушению подвергаются стальные канаты, элементы бурильной колонны, лопатки компрессоров и турбин, трубопроводы, гребные винты и валы, корпуса кораблей, обшивки самолетов, детали насосов, рессоры, пружины, крепежные элементы, металлические инженерные сооружения и пр. Потеря гребного винта современным крупнотоннажным судном в открытом океане приносиГ убытки, исчисляемые миллионами рублей. [c.11]

Детали машин и элементы конструкций — распределенные системы, поля напряжений, деформаций и температур в которых, как правило, неоднородны. Поэтому накопление повреждений протекает в различных точках неодинаково, так что меры повреждений — функции не только времени, но и координат. Это приводит к континуальным моделям повреждения, в которых наряду с полями напряжений и температуры рассматривают поля некоторых скалярных и тензорных характеристик поврежденности материала. По существу модели теории пластичности и теории ползучести представляют собой континуальные модели накопления повреждений, в которых степень повреждения материала определена через поля тензора пластических деформаций или его инвариантов. В более общем случае можно ввести дополнительные поля, которые характеризуют плотность дислокаций, линий скольжения, микротрещин и т. п. Предложен ряд моделей, использующих тензоры второго и более высокого ранга. Однако для использования этих моделей в прикладных расчетах необходимо иметь весьма обширные опытные данные, которые можно получить только из весьма тонких и обстоятельных экспериментов (которые пока никто не проводил). Возможно, что более практичным является другой путь развивать не полуэмпири-ческие, а структурные модели, которые явным образом описывают явления, происходящие в структуре материала при его повреждении. Влияние неоднородности полей напряжений и температур на процессы повреждения целесообразнее учитывать, рассматривая достаточно большое число наиболее напряженных точек и узлов, т. е. увеличивая размерность вектора г 5. [c.93]

В процессе ремонта заменяют детали, срок службы которых истек, проверяют состояние и количество смазочного материала в подшипниках двигателей. В двигателях, генераторах изоляция может быть повреждена от механического воздействия и под влиянием окружающей среды. Отклонение величины сопротивления изоляции свидетельствует об ее повреждении в результате загрязнения двигателя, отсырения обмоток, естественного старения и изнашивания изоляции. [c.281]

Детали машин в эксплуатации подвергаются воздействию вибрационных или переменных нагрузок в наиболее ]фитическом режиме детали начинают работать при совпадении частот собственных колебаний с частотой возбуждающей сипы. Процесс постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений, приводящий к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению называется усталостыо. [c.280]

Следует отметить, что в последние годы появилось очень большое число монографий по механике разрушения. Упомянем семитомный переводной труд энциклопедического характера Разрушение , монографии Морозова и Партона, Черепанова, ряд переводных сборников. Многие авторы понимают под механикой разрушения именно и только механику распространения трещины. Но в теории трещин предполагается, что материал остается упругим и не меняет своих свойств всюду, кроме окрестности конца трещины, которая или стягивается в точку в линейной механике, или рассматривается как пластическая область или область больших упругих деформаций. Такая точка зрения далеко не исчерпывает многообразия реальных процессов разрушения. При переменных нагрузках, например, уже после относительно небольшого числа циклов в материале появляются субмикроскопические трещины, которые растут и сливаются в макроскопические трещины, приводящие к видимому разрушению. Не вдаваясь в детали микроскопической картины, этот процесс можно представить как накопление поврежденности, характеризуемой некоторым параметром состояния. Кинетика изменения этого параметра должна быть включена в определяющие уравнения среды. Такая точка зрения лежит в основе того, что можно назвать механикш рассеянного разрушения. Соответствующая теория развивается применительно к усталости металлов и длительной прочности при высоких температурах. [c.653]

Исследование первоначально отказавшей детали с целью установления причин появления в ней трещины, выявленной при техническом обслуживании ВС в условиях эксплуатации или при его ремонте, подразумевает проведение комплекса лабораторных исследований. Собственно фрактографическому анализу — изучению излома — предшествует анализ условий работы детали, ее нагруженности, повторяемости аналогичных разрушений и пр [6-13]. В задачу анализа излома элемента конструкции входит первоначальная оценка природы возникновения трещины, получение информации о процессе ее распространения и условиях перехода к окончательному разрушению. Указанные три этапа накопления повреждения в конструкции до ее окончательного разрушения могут оказаться невзаимосвязанными. Зарождение трещины может быть следствием высокой концентрации напряжений, вызванной наличием производственного дефекта материала (поры, раковины и пр.). При этом развитие трепцт-ны может быть обусловлено, например, высоким уровнем напряжения, не соответствующим заложенной конструктором в расчете величине напряжения. Наконец, окончательное разрушение может быть результатом кратковременной перегрузки [c.79]

Результаты анализа излома по всем этапам развития разрушения позволяют ответить лишь на некоторую часть вопросов о причине разрушения детали, даже если в ней выявлены дефекты материала или однозначно показано, что инициирование усталостной трещины обусловлено повреждениями поверхности, например, в результате фреттинг-процесса [14-16]. Сказанное может быть проиллюстрировано примером разрушений картеров поршневого двигателя АШ62-ИР, которые были результатом возникновения фреттинг-про-цесса во фланцевом стыке [17]. В процессе эксплуатации происходило падение момента затяжки, что способствовало микроперемещениям в стыке и последующему развитию фреттинг-процесса. Условия жесткости стыка в рассматриваемом соединении не были полностью учтены конструктором. Оказалось, что в переменном по толщине стыке усилия затяжки болтов также должны быть переменными. После введения в эксплуатацию дифференцированного момента затяжки по отверг стиям с учетом толщины стыка условия для возникновения фреттинг-процесса были устранены, и возникновения усталостных трещин в стыке более не наблюдалось. [c.80]

Сложные. циклы нагрева и нагружения деталей при расчете долговечности разделяют на участки, на каждом из которых накапливается статическое или усталоетное повреждение. Если цикл повторяется и нагружение не является случайным (например, существует типичный эксплуатационный цикл, в котором характер нагружения деталей машины всегда одинаков), то происходит пропорциональное нагружение материала деталей, при котором соотношение долей статического и циклического повреждений остается неизменным за весь ресурс работы [23]. Это позволяет использовать для анализа предельного состояния и определения запаса прочности представления о поверхности термоциклического нагружения (рис. 98). Для заданных условий нагружения (размаха деформаций Дед, длительности действия нагрузки Тд и ресурса долговечности Л/д) состояние детали характеризуется положением точки А относительно предельной поверхности разрушения. Длительность переходных процессов в цикле здесь исключена из рассмотрения для упрощения анализа, поэтому Тд=ТвЛ д, где Тв — длительность выдержки в цикле. [c.170]

С увеличением концентрации хрома в стали стойкость последней в воде при высоких температурах повышается. Так, при температуре 160° С в воде, содержащей 0,004 мг/л кислорода, у стали, легированной 5% хрома, скорость коррозии уменьшается в 3,5 раза [111,148]. Увеличение в этих же условиях концентрации хрома до 12% влияет на скорость коррозионного процесса незаметно. В тех случаях, когда материал должен быть не только устойчив против коррозии, но и эрозионно стоек, преимущество хромистых сталей еще более очевидно. Если, например, в дистиллированной воде при повышенной температуре и давлении принять стойкость деталей насосов, изготовленных из углеродистой стали, за 1, то стойкостьхромистых сталей с концентрацией 5—13% хрома 100—105 [111,149]. В паровой же фазе, по данным Ж. Нокса [111,150], если сталь легировать 5% хрома, скорость коррозии почти не уменьшается. Она уменьшается лишь в том случае, если концентрация хрома в стали равна 9%. Хромистые стали более стойки, чем углеродистые, и в растворах, содержащих хлористый натрий. Так, у стали, легированной 3,7% хрома и 1,3% алюминия, коррозионная стойкость в морской воде в пять раз выше, чем у углеродистой стали [111,151]. Ж. Б. Годшал [111,149] отмечает, что детали насоса, изготовленные из стали, легированной 5% хрома и 0,5% молибдена, находились в удовлетворительном состоянии после 50 000 час эксплуатации. Детали же, изготовленные из углеродистой стали, вышли из строя вследствие коррозионных повреждений уже через 500- час. Как уже указывалось выше, в растворах, содержащих ионы хлора, хромистые стали подвержены местной коррозии. Легирование хромистых сталей небольшим количеством меди и молибдена не изменяло существа дела [111,152]. [c.172]

Вероятностная модель (ВМ) рассматривает механические повреждения — нарушения сплошности с разрывом межатомных связей и макроскопическое напряженное состояние детали как интегральный результат локальных процессов совместного деформирования и последовательного разрушения неоднородных микроструктурных элементов — квантов материала, стохастически размещенных и ориентированных в объеме детали [1]. [c.25]

Прочностные испытания в газовых потоках проводят для оценки работоспособности элементов проточной части газотурбинных установок, реактивных, ракетных и других типов двигателей, деталей летательных аппаратов, подверженных интенсивному аэродинамическому нагреву, и др. При этом газовый поток является источником воздействий, обуславливающих коррозионное и эрозионное повреждение поверхностных слоев материала, инициирование неоднородных полей температур и термических напряжений в процессе нахрева или охлаждения детали с различной скоростью. [c.330]

Большинство деталей машин (валы, шестерни, болты, рамы, упругие элементы и т. д.) в процессе работы подвергаются воздействию напряжений, переменных во времени. Если уровень переменных напряжений превосходит определенный предел, то в материале деталей происходит процесс постепенного накопления повреждений, который приводит к образованию субмикроскопиче-ских трещин. Длина этих трещин увеличивается, затем они объединяются, образуя первую макроскопическую трещину, под которой понимается трещина протяженностью 0,1—0,5 мм. У корня этой трещины возникает местное увеличение напряжений, называемое концентрацией напряжений, которое облегчает ее дальнейшее развитие. Трещина, постепенно развиваясь и ослабляя сечение, вызывает в некоторый момент времени внезапное разрушение детали, которое нередко бывает связано с авариями и весьма тяжелыми последствиями. Указанный процесс постепенного накопления повреждений в материале детали под действием переменных напряжений, приводящих к изменению свойств материала, образованию, развитию трещин и разрушению детали называют усталостью материала. [c.7]

Поврежденные детали кузовов и кабин, для изготовления которых применяют пластические массы, в процессе ремонта заменяют новыми, так как технология их изготовления проста и экономична. Детали, ремонт которых целесообразен и экономически оправдан, обычно восстанавливают склеиванием. Выбор клея для соединения пластмассовых материалов зависит от химической природы материала, условий работы клеевого соединения и технологии его нанесения. Для изготовления деталей из пластических масс используют этрол, полиамид, органическое стекло, капрон и др. Технология склеивания складывается из обычных операций подготовки поверхности, нанесения клея и выдержки клеевого состава под давлением. Детали, изготовленные из этрола, склеивают уксусной кислотой, которой промазывают склеиваемые поверхности, и затем соединяют их под небольшим давлением. Затвердение происходит в течение 0,75—1 ч. Для склеивания полиамидов применяют растворы полиамидов в муравьиной кислоте или муравьиную кислоту. Детали из пластмассы на основе термореактивных смол склеивают клеем ВИАМБ-3. После нанесения клея на обе склеиваемые поверхности и выдержке их в открытом виде при комнатной температуре в течение 10—15 мин детали собирают в прижимном приспособлении, в котором выдерживают 8—12 ч. Наиболее часто восстановлению подлежат детали, изготовленные из органического стекла. При появлении в стекле трещины в конце ее сверлят отверстия диаметром 3—4 мм для ограничения ее дальнейшего распространения, а при наличии пробоины ставят дополнительную ремонтную деталь. Отверстия в органическом стекле сверлят обыкновенными инструментальными сверлами с углом при вершине сверла, равным 140°. Для склеивания деталей из органического стекла используют раствор, состоящий из 2—3% стружки оргстекла, перемешанной [c.338]

Так как при комнатной температуре необходимо считаться со слишком продолжительным и потому невыгодным временем хранения, то для удаления из материала значительной части водорода в настояшее время пытаются ускорить процесс путем термической обработки. Необходимо указать, что отдача водорода из материала происходит в две фазы, следуюш ие одна за другой. Под действием длительного хранения или высокой температуры вначале относительно быстро удаляется находящийся на внешней поверхности концентрированный водород. Обратная диффузия проникшего глубже водорода идет гораздо медленнее. Если внезапный и быстрый выход водорода будет повышен тем, что наводороженные детали будут помещены в среду, нагретую до температуры, принятой для последующей обработки (вода, масло, свинцовая ванна, расплавленная соль), то могут, как это наглядно доказали Барденхейер и Плум, возникнуть значительные повреждения структуры, которые становятся необратимыми и очень неблагоприятно сказываются на показателях прочности. Барденхейер и Плум заметили бурное выделение водорода из наводороженной проволоки при погружении ее в воду с температурой 95°С. Если протравленную проволоку поместить на несколько секунд в жидкую латунь (ИОО С), то в глубокие межкристал-лические трещины и пустоты, возникшие под действием водорода (выделяющегося взрывообразно и при этом связывающегося в молекулы), проникает латунный припой, хорошо видимый на поперечном шлифе после протравления границ зерен. В дальнейшем после электролитического наводороживания образцов водород немедленно удалялся при те.мпературах 500, 200, 150 и 100°С благодаря тому, что пробы помещали в заранее нагретый до соответствующей температуры железный блок. После этого образцы погружали в расплав латуки. Оказалось, что независимо от выбранной температуры латунь проникла в значительном количестве в виде жилок в нарушенную структуру образца и прежде всего в разрыхленные границы между зернами. Величина остающихся повреждений сплава в результате удаления водорода зависит от скорости удаления. Для сохранения прочности подлежащий последующей термической обработке протравленный материал вместе со средой следует медленно нагревать до соответствующей температуры обработки. Протравленные. летали, особенно проволоку и полосы, обрабатывают от 30 мин до 2 ч. при температурах, лежащих между 90 (обработка горячей во- дой) и 250°С (проходная печь, печь с циркуляцией воздуха). [c.181]

Технологический процесс восстановления детали зависит от количества дефектов, размера и формы износа или повреждения, от размеров, материала и точности обработки детали, а также от производственных возможностей ремонтного предприятия. На ремонтном производстве применяют два способа разработки технологического процесса восстановления детали подефектную и маршрутную технологии. [c.165]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...