Механическая и термическая усталость

Характер повреждений от термических напряжений только частично похож на характер повреждений от механической малоцикловой усталости. Одно из отличий состоит в том, что при термической усталости возникает местная аккумуляция пластических деформаций в жестко защемленных системах (локализация удлинения). Существенным различием является также и то, что под влиянием температурных колебаний структура материала, особенно для алюминиевых сплавов дисперсионного твердения, может изменяться. Имеется различие и в интенсивности механической и термической усталости, так как в последнем случае, спустя некоторое время, могут появиться процессы ползучести. [c.407]

Статическое многократное при повторении нагружений от нескольких сот до миллионов циклов сюда относят явления механической и термической усталости. [c.17]

Г. Механическая и термическая усталость....................272 [c.237]

Г. Механическая и термическая усталость [c.272]

Более пластичные матричные сплавы возможно будут иметь лучшее сопротивление распространению треш,ин и обеспечат более высокое сопротивление механической и термической усталости. [c.273]

Сведения по стойкости инструмента на операции фрезерования весьма ограничены. Для уменьшения объема трудоемких экспериментальных исследований и для получения этих сведений необходимо использовать (с соответствуюш,ей корректировкой) богатый экспериментальный материал по точению. Для прерывистых процессов фрезерования большое значение имеют явления выкрашивания режущих лезвий, механической и термической усталости инструментального материала. [c.193]

Кроме переменной толщины и ширины среза фрезерование отличается прерывистым характером работы зубьев каждый зуб производит резание по дуге, меньшей половины оборота фрезы. Во время контакта с заготовкой каждый зуб подвергается периодическому динамическому и термическому воздействию, получает напряженное состояние и нагревается, после чего следует период разгрузки и охлаждения. Время резания составляет сотые и тысячные доли секунды и повторяется несколько раз в секунду, что может приводить к механической и термической усталости инструмента. [c.115]

Статическое многократное — при повторном нагружении от нескольких сотен до многих миллионов раз. Сюда относятся явления механической и термической усталости. [c.60]

При многократных повторениях достаточно интенсивных термических воздействий могут возникать и развиваться трещины термической усталости, что приводит к серьезным нарушениям прочности и нередко к выходу изделия из строя [10, 14, 15, 27]. Во многих отношениях существует сходство процессов при термической и механической усталости развитие в наиболее напряженных местах по мере накопления числа циклов местной пластической деформации и трещин увеличение амплитуды напряжений и деформаций приводит к уменьшению числа циклов до разрушения (при термической усталости чаще устанавливается связь между изменением пластической деформации за цикл и долговечностью, рис. 22.5) целесообразность проведения различия между кривыми усталости по начальному и полному разрушению и др. В то же время существуют и принципиальные отличия между механической и термической усталостью. [c.220]

В зависимости от вида нагрузки, прикладываемой к исследуемому объекту, следует выделить три основных варианта стендов первый предназначен для исследования термической стойкости и термической усталости охлаждаемых и неохлаждаемых турбинных лопаток, а также различных образцов из металлокерамических, литых и деформируемых материалов при температурах потока, не превышающих 1700° С второй (система II) предназначен для исследования термической усталости рабочих лопаток и их моделей при переменных тепловых и механических статических нагружениях третий (система I) предназначен для исследования термической усталости рабочих лопаток и их моделей (или образцов) при переменных тепловом и механическом вибрационном нагружениях. [c.188]

В связи с существенным влиянием на сопротивление усталости лопаток роторов компрессора и турбины конструктивных, технологических, эксплуатационных факторов, механических свойств металла, условий механического и термического воздействия широкое распространение получили испытания натурных лопаток. [c.244]

Так, нестабильность процесса изготовления вызывается сложной формой детали, дефектами механической и термической обработки детали, несовершенством операций контроля. Особенно велико рассеяние при разрушении деталей от усталости под действием контактных напряжений, характерных для подшипников и многих видов шестерен. Следовательно, этим деталям необходимо уделять особое внимание как при создании их конструкции, так и при обработке технологического процесса изготовления и контроля. [c.38]

Сущность процесса дробеструйной обработки заключается в том, что совершенно готовую деталь любой конфигурации пос ле всех операций механической и термической обработки подвергают кратковременным ударам по поверхности металлической дробью. В результате такой обработки, проводимой в специальных установках, поверхностные слои деталей упрочняются и создается благоприятная остаточная напряженность. Процесс дробеструйной обработки особо эффективен для деталей, имеющих так называемые концентраторы напряжений (галтели, надрезы, напрессованные втулки), а также для деталей, работающих в условиях коррозии. Дробеструйная обработка устраняет вредное влияние обезуглероживания поверхности и может частично парализовать начальные трещины усталости, замедляя или приостанавливая их развитие. [c.587]

Процесс упрочнения является финишной операцией, поэтому выполняется после механической и термической обработки детали. Вид (характер) упрочнения каждой конкретной детали выбирается, исходя из ее конструктивно-технологических и эксплуатационных характеристик с учетом технологических и технико-экономических показателей процесса, назначаемого из числа существующих или специально разработанных для широкофюзеляжных самолетов. При этом в качестве одного из основных условий требуется обеспечить высококачественное упрочнение большого количества силовых деталей при минимальном количестве применяемых способов упрочнения и типоразмеров оборудования. Эффективность выбранных режимов упрочнения предварительно оценивается по результатам испытаний стандартных образцов на малоцикловую усталость при растяжении асимметричным циклом нагружения, а также (при необходимости) по результатам испытаний образцов на сопротивление износу, коррозии под напряжением и других испытаний, В дальнейшем эффективность упрочнения окончательно оценивается по результатам испытания агрегатов на ресурс н надежность. [c.229]

Снижение температуры испытания ниже комнатной у гладких образцов приводит к повышению прочностных характеристик механических свойств (но к снижению характеристик пластичности) и пределов выносливости гладких образцов (рис. 50). При определении влияния температуры испытаний необходимо помнить о возможности фазовых превращений в сплавах и явлениях динамического возврата. Следует также нс путать влияние температуры при усталости с термической усталостью, которая имеет другую природу. [c.82]

Условие A0t 2o-o,2 в большинстве практических ситуаций не выполняется, поскольку пластическая деформация в цикле охлаждение— нагрев существенно зависит от механических свойств металла, характеристик его упрочнения при циклическом деформировании, часто охлаждения — нагрева и других параметров, которые могут существенно влиять на форму петли упруго-пластического гистерезиса. Также необходимо учитывать то, что при термической усталости материала циклическое деформирование происходит в определенном интервале температур и полуциклы нагрева и охлаждения могут оказывать различное влияние на металл. [c.237]

Помимо хладостойкости стали этого назначения должны иметь высокий комплекс литейных свойств, обеспечивать плотность и герметичность материала отливки. Они должны обладать высоким сопротивлением механической и термической усталости, выдерживая до 5000 циклов захолажи-вания и отогрева в диапазоне температур криопродукта и окружаюш ей среды. По условиям эксплуатации корпус арматуры может испытывать как статические, так и динамические нагрузки. Статические нагрузки действуют на корпус при непрерывном прохождении криопродуктов под давлением. Кратковременные динамические нагрузки происходят на переходных режимах, а также в случае гидравлического удара, связанного с резким торможением потока жидкости при подходе к местным сопротивлениям. [c.618]

Разработка методов испытания микрообразцов на механическую и термическую усталость отстает из-за трудностей их технического осуществления. В ряде работ описано несколько методик усталостных испытаний микрообразцов. Для микромеханических усталостных испытаний металлов в жидких средах применяли образцы диаметром 1 мм и длиной 5 мм [18]. Уменьшение размеров образцов, а следовательно, увеличение отношения поверхности образца к его сечению позволило полнее выяснить влияние среды на испытуемый материал. [c.90]

Мало еще разработано средств, специально предназначенных для испытания весьма малых образцов на механическую и термическую усталость. Установка, предназначенная для испытания микрообразцов на выносливость в жидких средах при переменных напряжениях, описана в работе [18]. Предварительное статическое растягивающее усилие на образец передается грузом, а переменное — вибратором при вращении неуравновешенной массы. Суммарная нагрузка измеряется кольцевым динамометром с наклеенными датчиками сопротивления, подключенными в измерительную схему. Создана установка для усталостных испытаний малогабаритных образцов на растяжение с постоянной амплитудой напряжения [14] при температурах от —196 до 600° С. Нагружение осуществляется кривошипно-шатунным механизмом через поршень и сменную пружину. Нагрузка на образце измеряется пружинным динамометром. [c.95]

Во многих случаях при температурных воздействиях в теле возникают температурные градиенты. Это приводит к усилению макроскопической неравномерности деформаций и разрушения в разных зонах образца. Кроме того, при термической усталости могут играть значительную роль микротемпературные напряжения. Наконец, величина напряжений и деформаций при термоусталостном нагружении существенно зависит от характеристик теплопроводности, теплопередачи и термического расширения, которые при механической усталости обычно не играют такой роли. В общем различия между механической и термической усталостью возрастают с увеличением температурной амплитуды. [c.221]

Трощенко В. Т., Шемеган Ю. М., Синявский Л. П. Исследование закономерностей разрушения сплавов при термоусталости и при совместном действии циклических, механических и термических напряжений.— Матер. Всесоюз. симп. по малоцикловой усталости при повышенных температурах. Челябинск, ЧПИ, 1974, вып. 2. [c.288]

Предыстория изготовления труб или технологическая наследственность , в первую очередь механическая и термическая обработка, во многом обусловливают коррозию под напряжением. Так, формование уиоминаемых выше разрушившихся спиральношовных труб без должной настройки формующих машин привело к созданию в металле остаточных напряжений до 125 МПа (табл. 4). Кроме того, формующие ролики оставили спиральные вмятины на поверхности с соответствующим наклепом и понижением коррозионной стойкости (наблюдались полосы избирательной механохимической коррозии). Остатки прокатной окалины также создают на поверхности коррозионные гальванопары, которые могут привести электрохимический потенциал локальных участков к значениям, при которых возникают трещины. Механическая обработка поверхности (например, при зачистке поверхности трубы скребками) создает неоднородность физико-механического состояния поверхностного слоя и вызывает сильную электрохимическую гетерогенность поверхности, способствующую развитию значительной локальной коррозии. Большое влияние формы и количества неметаллических включений, т. е. степени загрязнения стали, на коррозионную усталость (снижение выносливости) также обусловлено электрохимической гетерогенностью в области включения, усиливающейся при приложении нагрузки вследствие концентрации напряжений. В этом отношении является неудовлетворительным качество стали 17Г2СФ непрерывной разливки в связи с большой загрязненностью неметаллическими включениями (в частности пластичными силикатами), что привело к почти полной потере пластичности листа в направлении поперек прокатки. [c.229]

При всех режимах термообработки на сплаве ВЖЛ12У (кроме 1230" С, т=4 ч) происходят несущественпые изменения структуры, связанные с частичной коагуляцией, растворением старой и образованием новой мелкодисперсной "у -фазы. Дендритная структура сохраняется. Проведенные испытания показали положительное влияние термообработки на механические свойства и термическую усталость как в вакууме при активном растяжении, так и в условиях испытания, близких к эксплуатационным, Раз- [c.155]

Твердые сплавы, широко применяемые в промышленности в виде режущих и формоизменяющих инструментов, подвергаются разнообразным механическим и термическим переменным нагрузкам. Достаточно указать на реншм прерывистого резания при токарной обработке, на фрезерование, глубокую вытяжку, прессование и штамповку с помощью твердосплавных инструментов. Оптимальное использование соответствующих инструментов требует знания с достаточно высокой точностью характеристик усталостной прочности описанных сплавов [1]. Вследствие хрупкости твердых сплавов при построении кривых Велера необходимо испытывать большое количество образцов, что приводит к повышенному расходу материала и увеличению времени испытаний. В настоящей работе впервые представлены результаты исследований по распространению усталост- [c.258]

Степень суммарных повреждений определяли из уравнения (2.1). Повышенный разброс данных для сплава ХН56МВТЮ (рис. 2.24, в) можно объяснить меньшей деформационной способностью этого сплава и большим разбросом результатов испьгганий на мапоцикловую и термическую усталость. Указанный диапазон разброса суммарньгх повреждений соответствует весьма малому рассеянию данных по долговечности, что, учитьтая различие механических свойств исследуемых сплавов, подтверждает возможность деформационной трактовки условий малоцикловой неизотермической прочности для различных уровней температур и режимов нагружения] 2, 3 ]. [c.44]

Важное место в них занимают работы по определению прочности и работоспособности многослойных сосудов в том числе исследованию конструктивнотехнологических особенностей многослойных стенок и их способности сопротивляться хрупким и вязким разрушениям. Важными также являются разработки методик расчета конструкций с учетом взаимодействия слоев, наличия сварных швов, механических и термических нагрузок. К перечисленным следует добавить работы по изучению малоцикловой усталости многослойных конструкций, исследования сопротивлений многослойных элементов их действиям импульсных нагрузок, а также работы по конструктивной прочности. [c.3]

Клинард и Шерби [286 исследовали причины искажения формы образцов технического железа. Они обнаружили, что поверхностные повреждения (выступы, впадины) часто связаны с границами зерен и субзерен. Многократные термоциклы ведут к образованию протрузий, видимых невооруженным глазом. Объясняя механизм поверхностных повреждений металла при термоциклировании, обычно ссылаются на большое сходство с механической малоцикловой усталостью. Поскольку при термоциклировании железа вследствие полиморфного превращения в узком температурном интервале происходит значительное изменение объема (примерно 1 %), в образцах появляются циклические напряжения. Усталостные выступы и впадины образуются в месте пересечения зон скольжения с поверхностью образца, и размеры их при механических и термических циклах близки [II, 108, 285]. На первых этапах термоциклирова-ния большую роль играет тенденция к сглаживанию [c.77]

Механические скачки деформации возникают при малоцикло- вой усталости с заданной нагрузкой при постоянной температуре, термические — при термической усталости. Подобно соотношению между высокотемпературной малоцикловой и термической усталостью механические и термические скачки деформации с точки зрения механики не являются разнородными. Различие заключается только в том, что при возникновении механического скачка деформации температурный цикл отсутствует (ДТ = 0). Действительно, при низкой температуре скачки деформации обусловлены пластической деформацией, при высокой — преобладает деформация ползучести. В связи с этим скачки деформации при низкой температуре называют скачками пластической деформации, при высокой — скачками деформации ползучести. Первые зависят от числа циклов нагружения, вторые — от времени нагружения Явление возникновения этих скачков иногда называют циклической ползучестью. [c.260]

В наиболее тяжелых условиях находятся лопатки тур бин, которые работают при температурах 850—1050°С Они подвергаются значительным растягивающим напряжениям вследствие центробежных нагрузок, эти напряжения вызывают ползучесть деталей Скоростной газовый поток высокой агрессивности и режим работы предопределяют возникновение переменных механических и термических нагрузок, вызывающих высокотемпературную и термическую усталость, активное развитие процессов газозой коррозии и эрозии Сопловые лопатки работают при температурах до 1150°С и небольших напряжениях, а диски—при темпе ратурах 600—800°С и более высоких рабочих нагрузках (до 500—600 МПа), поэтому жаропрочные сплавы, использу емые для этих групп деталей, значительно различаются по составам и свойствам [c.322]

Экспериментальные исследования пределов текучести, прочности, усталости и других характеристик образцов и деталей свидетельствуют о существенном их разбросе [20, 36]. Важнейшими причинами этого разброса являются структурная неоднородность металлов одной плавки, обусловленная искажениями кристаллической решетки, случайными включениями, порами и т. п. межплавочное рассеяние механических характеристик, случайные изменения режимов механической и термической обработки, сварка и т. п. разброс размеров, влияющих на механические характеристики (радиусы галтелей, диаметры в зонах посадок, катеты сварных швов и т. п.) случайные отклонения от проектных форм (непрямолинейность стержней, местный изгиб листовых поверхностей и т. п.). [c.124]

Усталостная прочность деталей зависит от характера изменения нагрузки, вызывающей симметричное, асимметричное или пульсирующее напряжение в рассчитываемой детали пределов усталости а 1р и т-1 (соответственно при изгибе, растяжении-сжатии и кручении) и текучести а,, и т т материала детали от ее формы, размеров, механической и термической обработки, упрочнения поверхности детали. [c.197]

При работе двигателя шатун подвергается воздействию знакопеременных газовых и инерционных сил, а в отдельных случаях эти силы создают ударные нагрузки. Поэтому шатуны изготовляют из углеродистых или легированных сталей, обладающих высоким сопротивлением усталости. Шатуны карбюраторных двигателей изготовляют из стали марок 40, 45, 45Г2, а дизелей — из стали с более высокими пределами прочности и текучести 40Х, 18ХНВА, 49ХНМА. Механические характеристики сталей приведены в табл. 44 и 45. Для повышения усталостной прочности шатуны после штамповки подвергают механической и термической обработке — полированию, обдувке дробью, нормализации, закалке и отпуску. [c.222]

От обычной коррозионной усталости, возникающей при высокочастотном нагруячении металла (более 50—100 циклов в минуту, а всего до разрушения — более Ю циклов), отличают так называемую малоцикловую коррозионную усталость, обусловленную низкой частотой (до 50 циклов в минуту) и высокой интенсивностью циклических напряжений, близких к пределу текучести или превышающих его. При этом полное разрушение наступает, как правило, при числе циклов менее 5-10-. Малоцикловые нагрузки возникают, например, при пусках, остановах, гидроиспытаниях котлов, аварийных выходах их из работы при разуплотнении пароводяного тракта, но могут возникать также при работе под нагрузкой. Циклическое нагружение котельных элементов при рабочих параметрах в большинстве случаев вызывается изменениями их температуры, а коррозионное поражение металла в этих условиях связано с процессом коррозионно-термической усталости. Следует учитывать также, что циклические нагрузки накладываются на действующие растягивающие напряжения от рабочего давления среды и что многие котельные элементы подвержены комбинированному (механическому и термическому) циклическому нагружению. [c.28]

Некоторые конструктивные факторы. Выше (см. 2.2— 2.6) уже обращалось внимание на важную роль конструктивных факторов в борьбе с внутрикотловой коррозией. Так, коррозионное растрескивание металла барабанов, изготовленных из сталей 22К и 16ГНМ, в большинстве случаев удавалось предотвращать за счет закругления кромок трубных отверстий, установки защитных рубашек на вводах в барабан относительно холодных (или горячих) потоков, устройства парового (водяного) разогрева барабанов, повышения толщины стенки на 15—20 мм и уменьшения внутреннего диаметра с 1800 до 1600 мм (барабаны из стали 16ГНМА). Предупреждение повреждений гнутых участков необогреваемых труб в результате коррозионной усталости потребовало обеспечения дренируемости этих участков, уменьшения овальности гибов и повышения их толщины. Одним из определяющих условий предотвращения стояночной коррозии внутренней поверхности пароперегревателей и экономайзеров является возможность их опорожнения при простоях котлов. Повреждений камер и коллекторов из-за коррозионно-термической усталости во многих случаях удается избежать предупреждением попадания сравнительно холодного потока на горячую поверхность металла. Нередко удавалось существенно ослабить или прекратить внутреннюю коррозию под напряжением различных узлов, труб, штуцеров за счет снятия дополнительных механических и термических нагрузок, вызываемых защемлением котельных элементов, отсутствием свободы их перемещений при изменении температуры, концентрацией напряжений в неудачно выполненных сварочных и других соединениях. [c.222]

Существуют теоретические методы определения структурной стабильности сплавов. В 60-е годы была разработана методика расчета Факомп [2], позволяющая с той или иной точностью определять склонность сплава на никелевой основе данного состава к образованию ТПУ фаз - главной причины охрупчивания и снижения работоспособности сплавов. Используя диаграмму (см. рис. 1.28) также возможен теоретический прогноз поведения сплава. Что касается определения количественных закономерностей связи структуры и свойств, то они определяются только экспериментально. Речь в данном случае идет о механических свойствах (<Гв, <Го , б, 0, КСи), сопротивлении ползучести, длительной прочности, сопротивлении усталости и термической усталости и других характеристиках. В справочниках же обычно приводят отдельные данные, касающиеся только изменений кратковременных механических свойств, которые, как известно, при высоких температурах свидетельствуют лишь о работоспособности металла в части чувствительности к надрезу и [c.254]

Предложена [161 методика испытания, которая позволяет учитывать колебания механической и термической нагрузок, ожидаемые при эксплуатации изделия. Образец с покрытием испытывают при температуре, близкой к максимальной рабочей. Применяют сочетание, постоянной нагрузки, составляющей обычно 85% предела длительной прочности основного материала при температуре испытания и переменной нагрузки. Влияние термических циклов шределяется испытаниями, аналогичными описанным В. Л. Эйв-зш [21]. При термической усталости под напряжением образцы нагружаются до уровня, соответствующего приблизительно пре-щщгьной нагрузке при максимальной температуре испытания, в атем образец подвергается действию термических циклов от комнатной до предельной температуры. [c.254]

Во-первых, при длительной эксплуатации разнородных сварных соединений сталей типа 15Х5М происходит изменение структурно-механической неоднородности. Вдоль зоны t плавления наблюдается науглероживание аустенитного металла сварного шва до 0,1-0,15 мм (рис. 3.14, б) с микротвердостью до 350-380 единиц и обезуглероживание основного металла на глубину до 0,005-0,12 мм (рис. 3.15). Микротвердость на феррритных (светлых) участках обезуглероживания (см. рис. 3.15) понижается до 90-120 единиц (900-1200 МН/м ). Микротрещины по границам ферритных зерен (см. рис. 3.14, а и б) имеют характерные признаки развития I pe-щин термической усталости. [c.157]

У Для испытаний на усталость применяют машины, установки и стенды с различным видом возбуждения переменных нагрузок гидравлическим, пружинным, механическими центробежными вибраторами, кривошипным, электромагнитным, электродинамическим, маг-нитострикционны М, пьезоэлектрическим, пневматическим, акустическим, компрессионным и термическим, а также путем подвески грузов непосредственно или через систему рычагов. [c.155]

Несмотря на сходство явлений термической и механической усталости [48, 109], необходимо учитывать, что действие повторных нагревов сопровождается сложным комплексом явлений, проходящих в материалах при высоких температурах, — окислением, изменением диффузионной подвижности атомов, старением, рекристаллизацией, ползучестью и пр. При расчете термоусталостной долговечности помимо влияния теилосмен в ряде случаев необходимо принимать во внимание влияние скоростного потока горячих газов, значительно понижающих сопротивление термической усталости. Так, при скорости газов до 1М термоусталостиая долговечность может снижаться на 80— 90% по сравнению с долговечностью в стационарных условиях. [c.160]

Основные характерные особенности явления термической усталости заключаются в следующем [93] 1) деформирование происходит в условиях, близких к условиям заданной деформации 2) в течение цикла непрерывно изменяется механическое состояние материала, 3) важную роль играют термоструктурные напряжения, накладывающиеся на поле макронапряжений 4) вследствие неравномерности нагревов и охлаждений наблюдается существенная локализация деформации 5) разрушения наступают при значительных знакопеременных пластических деформациях при общем числе теплосмен (циклов), характерном для повторно-статического нагружения. [c.161]

Для разрушения при термической усталости характерно множественное возникновение трещин, что объясняется локальностью действия термических напряжений и, главное, относительно быстрой их релаксацией. Если при механическом нагружении заданным усилием с ростом трещины возрастает напряжение и процесс развития разрушения ускоряется, то при термических напряжениях наличие даже больших перемещений приводит к снижению напряжений и к прекращению распространения трещины, которая лишь в редких случаях успевает пройти через все сечение. При повторном термическом воздейст-вин наибольшие напряжения возникают в других местах, что приводит к образованию новых трещин. При дальнейших испытаниях или эксплуатации, как правило, интенсивно развиваются лишь одна или две трещины, остальные растут очень медленно. [c.165]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...