Влияние напряженного состояния на изменение поверхностных слоев

Влияние напряженного состояния на изменение поверхностных слоев [c.20]

От скорости качения и удельной скорости скольжения зависят напряжения, тепловое состояние зоны контакта и физико-механические изменения поверхностного слоя. Кратковременные перегрузки зубчатых колес, сопровождаемые разрушением масляной пленки, а также пуски тихоходных передач, находящихся под нагрузкой, повышают контактную прочность вследствие износа материала с зачатками усталостных трещин. Влияние смазочного материала сложное повышение его вязкости положительно влияет на нагрузочную способность передачи, однако увеличивает силы трения и касательные напряжения. Контактная прочность зубьев колес при недостаточном смазывании погружением выше, чем при обильной подаче масла при смазывании погружением она больше, чем при струйном. Это можно, видимо, объяснить большим гидродинамическим давлением в зарождающихся усталостных трещинах при струйном смазывании, когда оно производится жидким маслом, а не в смеси с воздухом. [c.249]

При сжатии подобных цилиндрических заготовок из одного и того же металла, но разных по размеру сопротивление деформации тем больше, чем меньше размер образца. С. И. Губкин объясняет этот эффект тем, что для меньшего по размерам образца создаются в большей степени условия для всестороннего объемного сжатия за счет относительно более сильного развития контактной поверхности и возникновения относительно больших напряжений сжатия от сил контактного трения. Однако эффект увеличения напряжения — незначительный, и, видимо, более существенное значение фактора FjV обусловлено большей относительной развитостью поверхности и за счет этого более существенным воздействием внешней среды на пластичность и сопротивление деформации меньших по объему образцов. При этом на изменение пластичности и сопротивление деформации оказывают влияние 1) окружающая среда 2) состояние поверхности слоев, сформировавшихся по структуре и свойствам в результате обработки резанием 3) контактное трение и поверхностное натяжение. [c.480]

Связь трения и износа с неровностями поверхности. Современная молекулярно-механическая теория трения объясняет силу сухого (и граничного) трения скольжения образованием и разрушением адгезионных мостиков холодной сварки контактирующих участков шероховатой поверхности и зацеплением (и внедрением) неровностей 110, 40]. Трение обусловлено объемным деформированием материала и преодолением межмолекулярных связей, возникающих между сближенными участками трущихся поверхностей. При этом износ протекает в виде отделения частиц за счет многократного изменения напряжения и деформации на пятнах фактического контакта при внедрении неровностей истирающей поверхности в истираемую поверхность. Во многих случаях износ имеет усталостный характер растрескивания поверхностного слоя под влиянием повторных механических и термических напряжений, соединения трещин на некоторой глубине и отделения материала от изнашиваемого тела. Интенсивность изнашивания зависит от величины фактического контакта и напряженного состояния изнашиваемого тела, которые в свою очередь в сильной степени зависят от размеров и формы неровностей и, в частности, от радиусов закругления выступов. В обычных условиях истирающая поверхность является существенно более жесткой и шероховатой по сравнению с той, износ которой определяется, и ее неровности оказываются статистически стабильными при установившемся режиме трения. Таким образом, в отношении износостойкости деталей неровности их поверхностей имеют первостепенное значение. [c.46]

Изменение состояния поверхностного слоя. Положительное влияние на стойкость против КР стали типа 18-8 в хлоридах оказывает азотирование [59]. Диффузионное хромирование, сплошные никелевые покрытия также повышают сопротивление КР в различных средах [22, 59]. Хорошие защитные свойства показало алюминиевое покрытие [22]. Обезуглероживание поверхностного слоя коррозионно-стойких сталей также вызывало повышение стойкости против КР. Перспективным способом защиты от КР является создание белого слоя (15—30 мкм) на поверхности стали. Это объясняется более высокой коррозионной стойкостью белого слоя, большой гомогенностью его свойств, а также значительными остаточными напряжениями сжатия в нем [22]. [c.75]

Допускаемые напряжения при расчете на выносливость Величины допускаемых напряжений при симметричном цикле изменения напряжений определяются с учетом влияния размеров концентрации напряжений ka и состояния поверхностного слоя из формул для растяжения сжатия [c.485]

При закалке гладких плоских наружных цилиндрических поверхностей в поверхностных слоях возникают остаточные сжимающие напряжения, т. е. структурный фактор преобладает. Однако при закалке вогнутых поверхностей закаленный слой приобретает иногда остаточные растягивающие напряжения [3]. В этих случаях происходит настолько значительная пластическая деформация нагретого слоя, что структурные изменения не в состоянии компенсировать ее влияния на образование остаточных напряжений, которые и оказываются растягивающими. [c.265]

Роль состояния поверхностного слоя на характер термической усталости до настоящего времени еще широко не изучены. Свойства поверхностного слоя, такие например, как микроструктура и ее однородность, пластичность, изменение твердости и прочности, внутренние напряжения и их распределение, оказывают влияние на зарождение трещин. Кроме того, на сопротивление термической усталости оказывают влияние также шероховатость и волнистость поверхности. [c.93]

В связи с большим числом факторов, оказывающих влияние на механические свойства металлов при циклических испытаниях, большое значение имеют испытания натурных деталей или их крупномасштабных моделей. Натурные детали и элементы конструкций существенно отличаются от образцов, изготовленных из того же материала или вырезаемых из деталей, по градиенту изменения структуры металла и механических свойств по сечению, эпюре остаточных напряжений, текстуре, состоянию поверхностного слоя и концентрации напряжений в переходных сечениях. [c.234]

На основании проведённого анализа можно заключить, что несовершенная упругость поверхностного слоя и параметры шероховатости поверхности оказывают существенное влияние на распределение контактных и внутренних напряжений при относительном скольжении тел, при этом напряжённое состояние меняется с изменением скорости скольжения. [c.283]

На основании проведенного анализа можно заключить, что несовершенная упругость поверхностного слоя и параметры шероховатости поверхности оказывают существенное влияние на распределение контактных и внутренних напряжений при относительном скольжении тел, при этом напряженное состояние меняется с изменением скорости скольжения. Распределение максимальных касательных напряжений для разных значений плотности контакта может быть использовано для расчета накопления поврежденности вблизи поверхности и характера усталостного разрушения при скольжении шероховатых тел (см. [8]). [c.288]

Данные о прочности материалов при действии переменных напряжений чаще всего получают в результате испытаний стандартных образцов малого диаметра. Поэтому оценка прочности деталей машин требует учета влияния на выносливость следующих основных факторов формы и абсолютных размеров детали состояния поверхности и свойств поверхностного слоя изменения режимов нагружения. [c.24]

I рода на износостойкость деталей на основании литературных источников не представляется возможным, так как на износостойкость металла помимо остаточных напряжений оказывает влияние твердость металла поверхностного слоя, изменяющаяся в процессе трения. Наиболее стабильное напряжение и структурное состояние металла создается в результате термической обработки, поэтому для исследования изменений, происходящих в поверхностном слое металла в процессе трения, целесообразно применять [c.158]

Оценка несущей способности силового фрикционного контакта в машинах производится на основе анализа напряженного и деформированного состояния при помощи методов теории упругости. Систематическое исследование деформации контактирующих упругих тел и напряженного состояния поверхностных и приповерхностных слоев материалов началось с работ Г. Герца. К настоящему времени обстоятельно изучено влияние касательных сил на напряженное и деформированное состояние контакта при различной его геометрии [1, 5, 7, 25, 26, 28, 39]. Касательная нагрузка, силы трения значительно влияют на напряженное состояние в зоне контакта и на характер разрушения материала — глубинное или поверхностное. При малых касательных нагрузках прочность материала определяется глубинными напряжениями, при больших - поверхностными. С ростом касательной нагрузки наиболее напряженная точка перемещается ближе к поверхности. При перекатьгаании тел касательная нагрузка оказывает влияние как на величину, так и на амплитуду изменения компонентов напряжения в поверхностной зоне контакта. Силы трения увеличивают напряжение сдвига в тонком поверхностном слое на отстающих поверхностях и уменьшают их на опережающих, чем и объясняется большая прочность опережающих поверхностей [25, 26]. [c.157]

Состояние поверхности стали оказывает часто решающее влияние на оклонность к водородной хрупкости. Здесь могут влиять три фактора геометрия или рельеф поверхности, уровень и знак напряжения первого рода в поверхностном слое и изменение состава поверхностного слоя. [c.81]

Учебное пособие написано в рамках чтения лекций в МГТУ им. Н.Э. Баумана по курсу Конструкционная прочность машиностроительных материалов на факультете Машиностроительные технологии (кафедра Материаловедение ) и предназначено для студентов, обучающихся на материаловедов и машиностроителей. Среди механических свойств конструкционных металлических материалов усталостные характеристики занимают очень важное место. Известно, что долговечность и надежность машин во многом определяется их сопротивлением усталости, так как в подавляющем большинстве случаев для деталей машин основным видом нагружения являются динамические, повторные и знакопеременные на1 рузки, а основной вид разрушения - усталостный. В последние годы на стыке материаловедения, физики и механики разрушения сделаны большие успехи в области изучения физической природы и микромеханизмов зарождения усталостных трещин, а также закономерностей их распространения. Сложность оценки циклической прочности конструкционных материалов связана с тем, что на усталостное разрушение оказывают влияние различные факторы (структура, состояние поверхностного слоя, температура и среда испытания, частота нагружения, концентрация напряжений, асимметрия цикла, масштабный фактор и ряд других). Все это сильно затрудняет создание общей теории усталостного разрушения металлических материалов. Однако в общем случае процесс устаттости связан с постепенным накоплением и взаимодействием дефектов кри-сталтгической решетки (вакансий, междоузельных атомов, дислокаций и дискли-наций, двойников, 1 раниц блоков и зерен и т.п.) и, как следствие этого, с развитием усталостных повреждений в виде образования и распространения микро - и макроскопических трещин. Поэтому явлению усталостного разрушения присуща периодичность и стадийность процесса, характеризующаяся вполне определенными структурными и фазовыми изменениями. Такой анализ накопления струк-туршз1х повреждений позволяет отвлечься от перечисленных выше факторов. В учебном пособии кратко на современном уровне рассмотрены основные аспекты и характеристики усталостного разрушения металлических материалов. [c.4]

Следует иметь в виду, что не только вибрация, но и направление динамических воздействий оказывает существенное влияние на трение и износ. Так, деформация одинаковых материалов при наличии тангенциальной вибрации в несколько раз выше, чем при нормальной вибрации. Причиной этого является изменение напряженного состояния в зоне контакта в условиях нормальных вибраций процесс накопления контактных деформаций ограничивается ползучестью при действии вибрации тангенциального направления происходит пере-деформирование (циклическое оттеснение) поверхностных слоев материала. В зависимости от материалов используемой фрикционной пары, амплитуды и продолжительности воздействия вибрации коэффициент трения в динамическом режиме по сравнению со статическим может изменяться в 1,5...2 раза. Изменение контактных деформаций при динамическом нагружении ведет к увеличению объема поверхностного слоя, активизированного упругопластическим деформированием. Расширение активационного объема распространения упругопластической деформации вызывает, в свою очередь, повышение интенсивности окислительного износа и схватывания, которые могут возрасти на порядок по сравнению с имющими место в статических условиях. [c.501]

При испытаниях на разрыв сплава ХН77ТЮР на образцах со снятым поверхностным слоем толщиной 0,5 мм после длительной выдержки под напряжением до образования трещины удалось отделить влияние трещин от влияния структурных изменений в сплаве. При этом значения предела прочности сГд и истинного сопротивления разрушению для образцов с трещинами и без них совпали. Это дало основание полагать, что основным фактором, влияющим на состояние материала после длительного действия температуры и нагрузки, являются не поверхностные трещины, а изменение состояния материала по всему сечению. Роль трещины более существенна в изменений пластичности материала на образцах со снятым поверхностным слоем охрупчивание проявлялось меньше. [c.35]

Второе замечание к задаче определения НДС связано с тем, что в процессе пластической деформации большинство обрабатываемых материалов испытывают упрочнение, то есть при достижении предела текучести и переходе в пластическое состояние с дальнейшим увеличением степени деформации увеличивается напряжение, требуемое для деформирования. Это явление приводит к изменению физико-механических свойств материала стружки и обработанной поверхности (наклеп поверхностного слоя) по сравнению с остальным материалом заготовки. С другой стороны пластическая деформация, как и трение, относится к термоактивным процессам, которые сопровождаются образованием тепла в зоне полей скольжения и на труш,ихся плош,адках. При нагреве происходит разупрочнение обрабатываемого материала. Учесть влияние этих факторов на НДС в зоне резания в настояш,ее время не представляется возможным, хотя такого рода попытки имеют место [11]. В связи с этим, точное теоретическое решение задачи определения НДС можно получить пока только для жестко-пластической модели обрабатываемого материала без упрочнения. В этом случае построенное поле линий скольжения в пластической области однозначно связано с напряженным состоянием в ней. Так изменение среднего напряжения вдоль линий скольжения пропорционально углу ее поворота [13] [c.71]

Необходимы дальнейшее изучение явлений пассивности выяснение механизма пассивирования различных металлических систем и научное обоснование путей повышения устойчивости пассивного состояния металлов. Должны быть уточнены зависимости пассивности как от внешних условий (характер среды и физические условия) так и от физико-химических процессов, происходящих на поверхности металлов (адсорбция компонентов из растворов, рост и разрушение защитных пленок, строение двойного электрического слоя). Должно быть также учтено влияние структурных изменений, наличия напряженного состояния в дичуюкаций в поверхностных слоях металла на устойчивость пассивного состояния. [c.581]

В работе [411] исследовано влияние на механические свойства монокристаллов NigAl (сбдержащих 23,75% А1 и легированных 0,25% Hf) различных факторов температуры, формы поперечного сечения, состояния поверхности, вида нагрузки (растяжение, сжатие). Монокристаллы, полученные методом направленной кристаллизации, были ориентированы вблизи [001]. Отмечено, что форма образца слабо влияет на напряжение течения, но во всех случаях обнаружена аномальная температурная зависимость Оод. Кроме того, выявлено сильное влияние остаточных поверхностных напряжений на механические свойства. После удаления слоя 20 мкм (электролитическим способом) <То,2 уменьшалась во всей температурной области аномального изменения предела текучести. Также наблюдали асимметрию свойств при растяжении и сжатии для одинаковой скорости деформирования (1,710 с )- Разность Дт между напряжениями течения при растяжении и сжатии была положительной во всей температурной области аномального изменения предела текучести. Следует отметить, что аномальная температурная зависимость предела текучести проявляется и в случае никелевых сплавов, упрочненных интерметаллической у-фазой (тип NisAl) при ее определенной объемной доле. [c.255]

В противоположность высказываниям Р. Мундта Б. Д. Грозин доказывает, что развитие раковин на рабочих поверхностях возникает не из глубины, а с поверхности металла, причем оно связано с состоянием поверхности в начальный период ее работы, а также с теми физическими изменениями свойств наружных слоев металла, которые вызываются механической обработкой и повторным приложением сил трения. Раковины развиваются ускоренно за счет дефектов металла и механической обработки поверхностей трения под влиянием повторного приложения нагрузок и внутренних напряжений в поверхностных объемах металла [47]. [c.292]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...