книга (Бакастов С.С., Маркелов П.П., 1941 - Авиационное материаловедение), страница 3

ный конус под нагрузкой 150 ка Шарик применяется для более мягких, а конус — для более тве дых металлов 1фиг. 8). вердость по Роквеллу характеризуется глубиной погружения шарика или конуса в испытуемый металл. Число твердости представляет собой величину, обратную глубине погружения. Испытания на твердость по Роквеллу производятся при помощи специального пресса, называемого дюрометром (фиг. 9).

Циферблат индикатора, стрелка которого отмечает глубину погружения, Фиг.е. Схема испытания но имеет две шкалы 1одну для ша. тлеглость по го«веслу рика, другую для конуса) с делениями, указывающими непосредственно число единиц твердости по Роквеллу. Шкала «В» для работы с шариком имеет деления красного цвета, шкала «С» для конуса — черного цвета. Характерной особенностью метода Роквелла является то, что нагружение шарика или конуса производится в два приема. Сначала шарик или конус вдавливается грузом в 10 кг. Затем, не снимая этого груза, прикладывают основную нагрузку, которая берется для шарика в 90кг, а для конуса — 140 кг. После некоторой выдержки снимают основную нагрузку, оставляя груз в 10 кг, и определяют по показанию стрелки индикатора твердость испытуемого металла.

Твердость по Виккерсу характеризуется величиной отпечатка, образующегося от вдавливания алмазной пирамиды под нагрузкой 30 и 50 пг. Величина отпечатка измеряется под микроскопом. По найденному размеру отпечатка определяют по специальным таблицам число твердости, выраясенное в единицах Бринелля. Методы определения твердости по Роквеллу и Виккерсу весьма точны и позволяют производить испытания очень Фиь 9. Пресс длп испытание на твердость по Рок.

веллу (дврометр): 1 — кредмекнмн ееоник; Š— наконечник е кгариком нкн конусом; Š— икднкакор твердых материалов. В этом заключается большое преимущество этих методов по сравнению с методом Бринелля. Довольно широкое применение получил способ определения твердости металлов при помощи склероскопа Шора (фиг. 10). Твердость по Шору определяется по высоте отскакивания от поверхности испытуемого металла алмазного или стального бойка, падающего с определенной высоты. Метод Шора не дает точных показаний, так как высота отскакивания бойка зависит не только от твердости испытуемого металла, но и от многих других обстоятельств: от толщины металла, от степени шероховатости его по- ш верхности и т.

д. Однако этот метод, вследствие его простоты, часто применяется в заводской практике, преимущественно для быстрого контроля результатов термической обработки стальных изделий (закалки и отпуска). Фиг. 10. Скаероскоа Шора Фиг. Фь Маятиикоеыа ковер 3. Иеиытаиие иа уЛаР Способность металлов и сплавов сопротивляться ударным (динамическим) нагрузкам называется у д а р н о и в я з к о с т ь ю. Металлы, оказывающие незначительное сопротивление ударам, принято называть хрупкими. Вязкость металлов определяется испытаниями на удар.

Части самолета и мотора подвергаются иногда значительным ударным нагрузкам, поэтому ударные испытания металлов имеют весьма большое значение в авиастроении. Испытание на удар производится при помощи специального маятникового копра Шарпи (фиг. 11) п состоит в 2 Авнеиненнее неверненеведенне том, что тяжелый маятник, падая с опреДеленной высоты, ломает образец стандартной формы, изготовленный из испытуемого металла (фиг. 12). Образец имеет надрез по- средине (по месту Уалрадрегее удара маятника). удара Способность металла оказывать сопротивление удару измеряется величиной работы, затра- Ю ченной на излом об- разца.

Эта работа Фнг. мь нормальный образок длн нспыта- определяется сленнн на удар дующим образом (фиг. 1З). Маятник весом 6 кг, поднятый перед ударом на вы. соту Н м, обладает запасом потенциальной энергии в 6Н кгм, Боли эта энергия достаточно велика, то отпущенный маятник, сломав образец, поднимается после удара на некоторую высоту Ь м. Произведение 6Ь кгм равно, очевидно, избыточной энергии маятника, не ) и использованной на излом. „)(тОтсюда следует, что работа, l затраченная на излом обраэца, Онрсдсяястея КаК раэ- ) дуралеи~ ность между запасом энергии 6Н поднятого перед ударом маятника и его неиспользованной энергии 6Ь: 6Н вЂ” 6Ь = 6(Н вЂ” Ь) = копра = Ао кгм.

Эта работа, отнесенная к 1 см' площади Р сечения образца в месте удара, служит мерой вязкости испытуемого металла и называется удельной вязкостью или рез илья псом (аиеггм,'см'): А, 6(Н вЂ” Ь) аи= — '= мгм1сме. Определение работы, затраченной на излом образца. производится при помощи таблицы, в которой величина работы дана в зависимости от угла вылета маятника после удара. Этот угол отмечается стрелкой, укрепленной на оси маятника. Для крепких и вязких металлов удельная вязкость достшает величины порядка 20 нгм!сма; у хрупких металлов удельная вязкость приближается к нулю. 4. Иснытанне на устааесть В технике приходится часто сталкиваться с явлением внезапного разрушения частей машин и сооружений, находящихся под действием переменных нагрузок.

Переменными нагрузками называются такие, которые изменяются в пределах от нуля до некоторого максимума и снова уменьшаются до нуля, причем зги перемены повторяются большое число раз, К переменным нагрузкам относятся также и те нагрузки, которые меняются периодически не только по величине, но и по направлению. ракие знакопеременные нагрузки являются наиболее опасными для прочности металлов. К числу их относятся: чередующиеся растяжения и сжатия, изгибы то в одну, то в другую сторону и т. и.

Весьма характерно, что сопротивление металлов действию нагрузок, периодически изменяющих свою величину нли величину и знак, значительно меньше сопротивления тех же металлов действию постоянных (статических) нагрузок. Явление разрушения металлов под действием переменных многократно причоженных нагрузок принято называть у с т а л о с т ь ю. Многочисленные исследования показали, что первопричиной разрушения от усталости следует считать появление микроскопических трещинок в зернах металла, расположенных наиболее невыгодно по отношению к действию нагрузки. Эти трещинки под влиянием переменной нагрузки постепенно расширяются, доходят до границы между зернами, а затем следуют по втой границе.

Поверхность излома от усталости имеет характерные особенности (фиг. 14) и состоит обычно нз двух зон: а) блестящей поверхности со следами мельчайшей металлической пыли в том месте, где появилась трещина и ее стенки постепенно притирались от повторных нажатий друг на друга, и б) обычной зернистой поверхности, по которой металл, ослабленный трещиной, разрушился сразу.

Части самолетой н моторов и условиях эксплоатации обычно подвергаются повторным переменным нагрузкам, поэтому металлы, применяемые в авиастроении, должны обладать высокой сопротивляемостью усталости. Особенно опасными в отношении быстрого нарастания усталости являются вибрационные нагрузки большой частоты, которые могут возникать в крыльях, оперении н других деталях самолета. Для деталей авнамотора большую опасность представляют вынужденные крутильные колебания коленчатого вала, возникающие при определенных режимах работы ;;:,'"„'',:1', ";...

мотора. ;,1!;.Л,, '~;:;;:-,' Чистота обработки поверхности ' .„;, ~4:, ',!: .~:.': металлических деталей оказы'*«;-',".'-. г',:.,;,'!'-.::: „-,' вает большое влияние на устойчивость металла против уста- ласти. Наличие на поверхности царапин и задиров, оставшихся после грубой обработки резцом, еэк мв излом от устало- значительно понижает вынослисте вость металла, создавая благо- приятные условия для развития трещины усталости. Поэтому детали авиамоторов тщательно шлифуются и полируются с целью повышения сопротивления усталости.

Опыты показывают, что постепенно развивающаяся трещина усталости возникает только при переменных напряжениях, превышающих определенную границу, называемую пределом усталости или пределом выносливости. Если же напряжение, вызываемое переменной нагрузкой, не превосходит предела выносливости, то металл противостоит этой нагрузке бесконечно долго.

Таким образом, пределом усталости принято называть наибольшую величину периодически меняющегося напряжения, при которой число нагружений может быть повторено неограниченное количество раз без разрушения металла. Для определения предела выносливости того или иного металла нли сплава производят ряд испытаний при различных переменных нагрузках, снижая их до тех пор, пока не будет, установлена такая нагрузка, которая не вызывает разрушения даже при очень большом заранее назначенном числе повторных нагружений. Для железа и стали за число нагруженнй обычно принимают 10 млн., 20 а для цветных металлов — 20 млн. Опытом установлено, что стальной образец, выдержавший без разрушения 1О млн. нагружений, может выдержать практически неограниченное число повторных нагружений.