Пантелеенко Ф.И. и др. - Восстановление деталей машин (1038481), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Критическим напряжением при усталости является предел выносливости. Этот показатель в отличие от других прочностных характеристик (пределов упругости, текучести и прочности) во многом зависит от состояния поверхности детали, Процесс разрушения при усталости металлических деталей состоит из зарождения и распространения усталостных трещин. Период зарождения усталостных трещин состоит, в свою очередь, из циклических микрон макротекучести и упрочнения. На стадии циклического упрочнения появляются первые микротрещины размером - 1 мкм за счет накопления несовершенств кристаллической решетки (дислокаций, вакансий) и их движения к границам зерен.
Эта стадия характеризуется множественными перемещениями дислокаций, повышением их плотности, формированием самоорганизующихся дислокационных структур и упрочнением материала. Стадия циклического упрочнения заканчивается достижением линии необратимой повреждаемости ~линии Френча), на которой размер микротрещин сопоставим с размерами зерен материала. Этим заканчивается период зарождения усталостных трещин.
Следующий период — распространение усталостных трещин — состоит из трех стадий: медленного (припорогового), стабильного и ускоренного роста трещин. Таким образом, уже с первых циклов нагружения в металле происходит эволюция дислокационной структуры. Изменения сосредоточиваются в зоне пластического деформирования у вершины магистральной трещины.
В зависимости от расстояния от вершины трещины до рассматриваемого участка материала меняется напряженное состояние и формируется дислокационная структура: мелкоячеистая у самой вершины трещины; далее в виде дислокационных стенок; завершается она полосовой и венной структурами, дислокационными петлями и скоплениями. Все основные процессы эволюции дислокационной структуры, ее превращения и неравновесные фазовые переходы в полной мере происходят лишь в поверхностных слоях металла.
В этих слоях имеются и нераспространяющиеся трещины размером 10...120 мкм, Кроме того, в процессе циклического деформирования происходят фазовые превращения ~например, образование мартенсита деформации в метастабильных аустенитных сталях), процессы возврата или старения. ХАРАКТЕРИСТИКА ВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ Усталостную прочность поверхностного слоя повышают его пластическим деформированием. Следует различать контактную усталость поверхностных слоев, которая возникает при трении качения и называется «питтингв, и усталостное изнашивание при трении скольжения, хотя усталостная природа разрушения в обоих случаях одинакова. Кавитационное изиашиваиие — это разрушение материала от соприкосновения его с движущейся жидкостью, в которой нарушается сплошиость ее объема из-за образования полостей, заполненных паром, газом или их смесью, Интенсивность кавитационного изнашивания возрастает с повышением скорости потока жидкости.
При завихрении сплошной поток жидкости разрывается из-за локального уменьшения давления и в нем образуются парогазовые полости в виде пузырей или полос размером порядка десятых долей миллиметра. За 0,002 с кавитационный пузырек может вырасти до б мм в диаметре и разрушиться за 0,001 с. В течение 1 с на площади в 1 см могут образоваться и разрушиться более 30 млн. таких г пузырьков. Исчезновение ~захлопывание) пузырьков происходит в зонах повышения давления, которое сопровождается конденсацией паров и растворением газов.
Движение жидкости с большим ускорением в полость исчезающего пузырька создает гидравлические удары. Кавитационные явления вызывают вибрации работающих поверхностей. Кавитационная стойкость материала определяется его составом и структурой. Повышение содержания углерода до 0,8% увеличивает ее. Пластинчатый перлит более стойкий, чем зернистый. Введение никеля и хрома в сталь повышает эту стойкость. Наиболее стойким является низко- легированный чугун ~1 % М и 0,3% Мо) с шаровидным графитом. Закалка ТВЧ, цементация, поверхностное упрочнение, наплавка твердых сплавов уменьшают кавитационное изнашивание.
Изнашивание крм заедииии — это вид механического изнашивания в результате схватывания трущихся поверхностей, глубинного вырывания материала, переноса его с одной поверхности трения на другую и абразивного воздействия возникших неровностей на сопрягаемую поверхность. Для этого вида изнашивания характерно разрушение оксидных и масляных пленок, разделяющих поверхности. При взаимодействии двух поверхностей в точках фактического контакта наблюдаются удаление адсорбционных и оксидных пленок, сближение ювенильных поверхностей до расстояния действия межатомных сил.
Вследствие взаимодействия атомов происходит схватывание поверхностей, сопровождающееся выделением энергии. При относитель- Глава 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОИЗВОДСТВА ном перемещении поверхностей происходят вырывы материала в виде микроскопических частиц с одной поверхности и перенос их на другую поверхность. Заедание в неподвижных соединениях объясняется ростом и сращиванием оксидных пленок и соединением их кристаллических решеток.
Большое значение для уменьшения интенсивности изнашивания при заедании имеют способ подачи смазочного материала„количество и качество присадок к основному маслу. Коррозионно-механическое изиаи~иваиие — э1о результат механического воздействия, которое сопровождается химическим и (или) электрическим взаимодействием материала со средой.
Одним из видов коррозионно-механического изнашивания является окислительное изнашивание, при котором основное влияние на изнашивание оказывает химическая реакция материала с кислородом или окисляющей окружающей средой, а также изнашивание при фреттинг-коррозии. Окислительное изнашивание характеризуется образованием и разрушением вторичных структур в поверхностных слоях детали при их нагружении и трении. При этом на поверхности трения образуются твердые растворы или химические соединения с кислородом, водородом и азотом. Механизм окислительного изнашивания включает три стадии: — непосредственный механический контакт трущихся поверхностей или через среду и образование тонкого слоя деформированного активированного металла; — химическую реакцию образовавшегося слоя с активными элементами среды и образование вторичных структур толщиной 0,01...0,02 мкм с низкой механической прочностью; — разрушение и удаление вторичных структур механическими воздействиями.
На ювенильных поверхностях практически мгновенно образуются новые вторичные структуры, которые затем также разрушаются, Повышение износостойкости в условиях окислительного изнашивания происходит за счет повышения химической стойкости и твердости поверхностного слоя деталей. Изнашивание при фреттииг-коррозии — вид изнашивания соприкасающихся тел при малых колебательных относительных перемещениях. Механизм этого вида изнашивания следующий: — пластическое деформирование микровыступов, повышение контактных температур, разрушение пленок оксидов, адгезионное схватывание поверхностей, срезание образовавшихся связей, усталостные явления.
Разрушившиеся выступы быстро окисляются кислородом воздуха; ХАРАКТЕРИСТИКА ВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ вЂ” инкубационное накопление усталостных повреждений, уменьшение скорости изнашивания вследствие адсорбции на продуктах изнашивания кислорода и влаги; — поверхностно-усталостное разрушение. Фреттинг-коррозия развивается на поверхностях сопряжении с натягом, контактных поверхностях шарнирных механизмов. При этом ослабляется натяг поверхностей или их заклинивание, если продукты изнашивания не выходят из зоны контакта.
Уменьшение или предотвращение фреттинг-коррозии достигается конструктивными или технологическими методами. Первое направление заключается в увеличении натяга в сопряжениях, использовании демпфирующих устройств, применении жидких и твердых смазочных материалов. Второе направление включает упрочнение поверхностей пластическим деформированием, термической, химико-термической обработкой, нанесение гальванических или полимерных покрытий. Зрозионное изиаживаиие — это механическое изнашивание поверхности в результате воздействия на нее потока жидкости и ~или) газа. Электроэрозионное изнашивание усложняется разрушением поверхности детали вследствие воздействия разрядов при прохождении электрического тока, сопровождающееся переносом ионов материала и появлением оксидных пленок.
Интенсивность изнашивания зависит от плотности тока, контактного электрического сопротивления, скорости перемещения контакта, механической нагрузки, температуры поверхностей и вида материала деталей. Деформация деталей проявляется в виде изменения формы поверхностей и параметров их взаимного расположения. Это происходит под действием релаксации внутренних напряжений и длительного действия эксплуатационных нагрузок при рабочей температуре механизма. Внутренние напряжения, возникающие при изготовлении, эксплуатации и восстановлении деталей, распределяются в объеме детали неравномерно. При деформировании кристаллических тел, приводящем к повышению напряженного состояния, все большее число зерен участвует в пластической деформации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
