Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 [ 55 ] 56 57

Износ при скольжений дез смазки

Износ при скольжении со смазкой

Износ трением со смазкой и 5ез смазки

Износ при качении без смазка

Ударный износ

Износ, Вызыдаемый струей жидкости

flpovue 8иды износа

Валок

л Смазка

Шарик аз твердого сплаВа

-v.r Оесок

Диск

Сопло

иоразец

Твердый сплад

Диск Песок

Вода

Рвликодый Ьодшипник

У Диск

F, Машина длл т испытания

подшипников на износ

Песок

Пескоструйное устройство

Валка

Рис. 196. Схемы испытаний на износ (Блюмеивуэр)

Таблица 15

Характеристики изнашивания и повреждаемости (Б. И. Костецкий)

Работа сил треиия в основном затрачивается на образование тёп-лоты, но частично* запасается поверхностными слоями металла за счет образования дефектов. В результате происходит сильное структурно-термическое активирование поверхностных слоев. Количественно уровень этого активирования можно оценить через удельную работу трения ATpv\i, где р - удельная нагрузка; - скорость скольжения. При нормальном трении >-0,99 Лт преобразуется в теплоту и лишь менее I % запасается в виде структурных дефектов. Чем меньше доля запасенной энергии, тем выше износостойкость. При повреждаемости разных видов доля запасенной энергии резко возрастает, достигая >0,1 Лт.

Малая толщина деформирующихся при нормальном изнашивании поверхностных слоев обусловливает большую плотность запасенной энергии и соответственно аномально высокий эффект активирования этих слоев. В результате коэффициент диффузии в них повышается на 5-10 порядков, н становится возможным их быстрое н сильное взаимодействие с компонентами окружающей среды, в первую очередь с кислородом. Именно поэтому вторичная структура содержит обычно большое количество различных оксидов.

При нормальном изнашивании разрушение происходит только в тонких слоях со вторичной структурой, после удаления которых она вновь быстро восстанавливается, и этот процесс многократно повторяется. В других видах изнашивания разрушение затрагивает более широкие поверхностные слои и развивается вглубь гораздо быстрее. При схватывании I и И рода, в зависимости от механических свойств контактирующих материалов, характер разрушения меняется от хрупкого до вязкого. При контактной усталости наблюдаются признаки усталостного разрушения. При других видах повреждаемости (фретинг-процессе, кавитации, эрозин) механизмы разрушения специфичны н отличаются от известных.

При решении проблемы повышения износостойкости металлических материалов используют конструкционные, технологические н эксплуатационные средства. Все они направлены иа расширение границ н всемерное снижение интенсивности нормального изнашивания, а также предупреждение недопустимых разновидностей поверхностной повреждаемости. К конструкционным средствам относят оптимальный подбор материалов для пар трения, выбор вида трения, определение формы и размеров рабочих поверхностей, выбор системы смазки и т. Д. Для предупреждения, например, схватывания I рода необходимо повышать твердость и снижать пластичность контактирующих материалов, а для того чтобы избежать горячего задира, следует по возможности использовать жаропрочные материалы.

Эффективными технологическими средствами повышения износостойкости являются различные способы уменьшения шероховатости поверхности, упрочнения поверхностных слоев (химико-термнческой обработкой, нанесением покрытий, поверхностным наклепом). Многого можно добиться и за счет использования эксплуатационных средств- подбора оптимальных режимов и условий нагружения, температуры, среды (промежуточного вещества). Особенно важное значение имеет правильный выбор смазки, защита от абразивных частиц, охлаждение узлов трения.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

к главе I

1. Рассчитайте нормальное напряжение, действующее наклоненную под углом 32" к оси растяжения степжна площадку, = 150 МПа. "Р" "

2. Сделайте расчет касательного иапряження, которое будет ствовать на этой площадке.

3. Сколько нормальных и касательных напряжений будет соде-з-жать тензор напряжений при двухосном сжатии и произвольно выбранной системе координат?

4. После расчета истинного и условного напряжений, соответствующих одному удлинению, получены значения 230 и 210 МПа. Какое из этих напряжений истинное?

5. Рассчитайте величину истинной относительной деформации в направлении, составляющем 60° с осью сжатия цилиндрического образца.

6. Почему условное относительное удлинение б всегда больше истинного е?

7. Рассчитайте коэффициенты мягкости и трехосности для;

а) двухосного растяжения, когда Si =0,5 52;

б) разноименного плоского иапряжеиного состояния, когда S = -25з;

в) разноименного объемного напряженного состояния, когда S = -52, а 5з=-0,5S,

8. Какими статистическими методами испытания можно оценить характеристики деформационной способности материала с нулевым удлинением при одноосном растяжении?

9. Получим ли мы одинаковые значения механических свойств материала при испытании иа сжатие цилиндрических образцов с диаметром 5 и 20, а длиной соответственно 10 и 25 мм? Почему?

10. Существенно ли должен зависеть коэффициент вариации от объема выборки?

П. Каким образом можно уменьшить доверительный интервал при неизменном значении среднего квадратичного отклонения?

12. По техническим условиям число твердости изделия должно быть не меньше 100. Результаты замеров твердости в контрольной выборке: 106; ПО; 101; 108; 102. Индекс уровня контроля 1.2. Решите вопрос о возможности приемки контролируемой партии изделий.

К главе II

1. В чем разница между элементарным и обобщенным законом Гука для изотропных тел?

2. В каком кристаллографическом направлении максимален модуль нормальной упругости у a-Fe?

3. В каких кристаллографических направлениях модуль Е монокристаллов с г. п. щеткой больше, чем у мелкозернистых поликристаллов?

4. Чем различается физический смысл коэффициентов и модулей упругости?

5. У какого металла больше модуль сдвига при комнатной температуре: а) у Си или А1; б) у W или Сг; в) у a-Ti или Mg? Почему?

6. Почему коэффициент Пуассона растет с увеличением напряжения в упругой области?

7.. Почему константы упругости не должны зависеть от скорости нагружения?

8. Каким образом рассчитать коэффициент Пуассона по результатам определения периодов решетки вдоль и поперек направления деформации?

9. Почему эффект Баушингера не проявляется прн повторном нагружении без изменения знака напряжения?

10. Почему увеличение неоднородности структуры вызывает усиление эффекта упругого последействия?

11. В чем разница между статическим и динамическим гистерезисом?

12. Какие разновидности внутреннего трения зависят от частоты н амплитуды колебаний и почему?

Л главе JII

1. С учетом формулы (23) объясните, почему отожженный металл более пластичен, чем наклепанный.

2. Подсчитайте число систем скольжения в меди и титане.

3. Возможна ли система скольжения:

а) (111) [TlO] в г. д. к. решетке;

б) (011) [111] в о. ц. к. решетке;

в) (0111) [1120] в г. п. решетке.

4. Покажите на стереографической проекции (см. рис. 25, б) системы скольжения (123) fill], (111) [Oil], (2П) [пГ].

5. Почему полосы скольжения редко образуются на I стадии пластической деформации?

6. Почему на И стаднн деформации максимален прирост плотности дислокаций?

7. Назовите металлы, в которых при холодной деформации будет формироваться ячеистая и гомогенная дислокацноиная структура.

8. У какого металла - меди или молибдена - раньыге появятся волнистые линии скольжения на поверхности при холодной деформации?

9. Сопоставьте кривые деформационного упрочнения при комнатной температуре монокристаллов;

а) алюминия и серебра; б) кадмия и титана; в) железа и меди,

10. Сопоставьте кривые деформационного упрочнения при комнатной температуре поликристаллов:

а) никеля и золота; б) магния и циркония; в) молибдена и серебра.

11. Сопоставьте кривые деформации поликристаллических:

а) вольфрама и сплава W-f2 % (объемн.) ThOg при 2000 °С; б) латуни Л80 и алюминиевого сплава АМгб (А1 + 6 % Mg-h0,5 % Мп4-+0,1 % Ti) при 20 °С; в) молибдена и никеля при 1100 "С; г) алюмиг ниевых сплавов Д16 (А1+4,5 % Си-М,2 % Mg-h0,4 % Мп) н САП (Al+10% (объемн.) AI2O3) при 350 °С; д) меди н бериллиевой бронзы БрБ2 при 200 °С.

12. Сопоставьте кривые деформации монокристаллов меди с ориентировкой внутри треугольника WAI и на его стороне WI (см. рнс* 25, б) при разных температурах.

13. В чем причины разной ориентационной чувствительности кривых деформационного упрочнения при низких температурах у металлов •С разными решетками?

14. Почему отсутствует стадия легкого скольжения на кривых деформационного упрочнения поликристаллов?

15. Почему усредненный фактор ориентации для поликристаллов с о. ц. к. решеткой меньше, чем для г. ц. к. металлов?

16. В каких г. п. металлах легче идет двойникование: в магнии или титане, кадмии или цирконии? Почему?

17. Почему снижение температуры и увеличение скорости деформации способствуют двойниковаиию?

18. Где легче должны образовываться двойники деформации - в чистой меди или алюминиевой бронзе? Почему?

19. Что сильнее влияет на структуру во время установившейся стадии горячей деформации--степень или скорость этой деформации?

20. В каких материалах и почему должна быть больше энергия активации пластической деформации:

а) в алюминии или никеле; б) в алюминиевой бронзе илн молибдене?

21. Дайте вывод формулы (24). К глазе IV

1. Каким образом и почему происходит разрушение отрывом при испытании на сжатие?

2. Определить вид разрушения по диаграмме механического состояния Я. Б. Фридмана, если

а) а=0,7, (ср=800 МПа, ;т=650 МПа, 5=700 МПа;

б) а = 1,5, (ср=1300 МПа, =1000 МПа, 5.=300 МПа.

Как будут выглядеть соответствующие диаграммы деформации

тах - гаах?

3. В чем заключаются принципиальные различия между хрупким и вязким разрушением?

4. Возникнет ли трещина в стыке трех зерен, если межзерениая деформация будет развита вдоль всех границ?

5. Какими факторами определяется критическая длина трещины?

6. За счет чего можно повысить напряжение перехода от до- к закритическому развитию трещины?

7. Что такое /-кривая и как по ней оценить вязкость разрушения?

8. Какие факторы определяют макрогеометрию вязкого излома?

9. Каковы общие особенности структуры вязких изломов?

10. Чем отличается структура ямочных изломов после хрупкого н вязкого разрушения?

11. По результатам каких испытаний температура хрупко-вязкого перехода будет выше:

а) растяжения или кручения;

б) статического или динамического изгиба;

в) растяжения гладкого илн надрезанного образца?

12. Почему замедленное разрушение не идет при напряжениях ниже предела микротекучести?

13. В каких сплавах и при каких условиях испытания чаще всего наблюдается межзеренное разрушение?

14. Почему теоретические значения разрушающего напряжения у металлов намного больше реальных?

15. Как связано разрушающее напряжение с длиной трещины?

16. Проанализируйте связь между энергетическим-и силовым критериями разрушения?

17. Чем вязкость разрушения Ки отличается от Кс?

18. В каких случаях и почему образуется косой и прямой изломы на образцах, испытываемых на вязкость разрушения?

19. Что такое пластическая зона и как она учитывается при определении вязкости разрушения?