Главная -> Словарь

Пластической деформации

Для футеровки применяют титан марок ВТ1-0 и ВТ1-00; Детали, выполняемые методом, связанным с пластической деформацией заготовки, рекомендуется изготовлять из титана ВТ 1-00. Для футеровки аппаратов применяют титановые листы толщиной 1,5—2 мм и в отдельных случаях для аппаратов небольших размеров, работающих в менее активных средах, толщиной 1 мм; а для футеровки трубных решеток —толщиной до 5 мм.

Существует несколько теорий питтингобразования. В частности, считается, что появление питтинга связано с привариванием материала одного трущегося тела к другому или с интенсивным окислением и пластической деформацией в поверхностных слоях металла, а также с повторяющимися деформациями волочения и смятия, что в конечном счете приводит к усталости металла.

В окрестности трещиноподобных дефектов и конструктивных концентраторов напряжений возникают локальные пластические деформации. Область с пластической деформацией ограничивается радиусом гт, . Деформации в пластической зоне распределены крайне неравномерно. Очевидно, что непосредственно в вершине трещины максимальные деформации не могут превысить величины, соответствующей истинному сопротивлению разрыву. Приближенно, предельную деформацию Б„Р можно определить по известному относительному сужению образца при разрыве \у по формуле:

Необратимость обусловлена пластической деформацией.

где S/W-приращение энергии упругой деформации во всем объеме тела, вызванное приращением длины трещины; 8А\^-приращение энергии упругой деформации в объеме тела, не занятом пластической деформацией, и вызванное работой внешних сил на перемещениях, возникших в результате приращения длины трещины; 8AWp-npHpaiu,eHne энергии деформации в пластически деформированном объеме тела, вызванное работой внешних сил.

В случаях, когда износ рабочих поверхностей зубьев приводит к их выдалбливанию , от непосредственного контакта металла зуба колеса с металлом зуба шестерни происходит сильное местное повышение температуры. Это явление приводит к пластическому течению незакаленного металла зуба, называемому пластической деформацией зубьев. При полном исчезновении масляной пленки между находящимися в зацеплении зубьями произойдет накатывание, характеризующееся задиранием зуба по всей рабочей поверхности.

По результатам исследований поведения металла при циклических нагрузках установлено, что его разрушение связано с пластической деформацией, развивающейся в течение достаточно большого числа циклов нагружения. При этом величина пластической деформации за один цикл нагружения может соответствовать величинам,соизмеримым с микродеформацией в отдельных областях металла. Пластическая микродеформация материала происходит, когда возникшие в материале напряжения меньше, чем его макроскопический предел текучести, наблюдаемый при испытании на растяжение .

Использование принципов ЛУМР возможно только при высокой степени локализации пластических деформаций. Другими словами, необходимым условием постановки упругой задачи является малый размер пластической зоны при вершине трещины по сравнению с размеро.у самого дефекта. Значительная часть колонных аппаратов в силу своих габаритов и металлоемкости не может быть изготовлена из дорогостоящих цветных металлов и высокопрочных легированных сталей. Поэтому основным конструкционным материалом для этих колонн являются стали низкой и средней прочности. Анализ поведения трещин в этих сталях средствами ЛУМР, как правило, невозможен, поскольку развитие трещины сопровождается значительной локальной пластической деформацией при ее вершине .

По результатам исследований поведения металла при циклических нагрузках установлено, что его разрушение связано с пластической деформацией, развивающейся в течение достаточно большого числа циклов нагружения. При этом величина пластической деформации за один цикл нагружения может соответствовать величинам, соизмеримым с микродеформацией в отдельных областях металла. Пластическая микродеформация материала происходит, когда возникшие в материале напряжения меньше, чем его макроскопический предел текучести, наблюдаемый при испытании на растяжение .

Механические свойства технического титана могут быть изменены пластической деформацией в холодном состоянии . Рекристаллизация раз-упрочняет титан. Разупрочнение титана связано с процессами возврата, происходящих при температурах 300—500° С.

Пластической деформацией алюминия при различных степе-

"Широкие" трещины, по-видимому, образовались в результате электрохимического травления металла по "берегам" зародившейся "волосовидной" трещины и последующего механического ее раскрытия на стадии долома стенки трубы. О последнем свидетельствуют характерная направленность полости трещины в ее вершине и искривление полосчатой структуры стали в результате интенсивной пластической деформации. Следует отметить, что в окрестностях этой трещины заметно снижение прочностных показателей трубной стали.

Коррозионное растрескивание, как и другие виды КМР, представляет собой особо опасный вид разрушения конструкционных материалов, находящихся под одновременным воздействием коррозионной среды и растягивающих механических напряжений, зачастую существенно более низких, чем предел текучести конструкционного материала. Воздействие коррозионной среды в случае КР сводится к следующему. В обычный баланс энергий, имеющий место при чисто механическом разрушении , вносится поправка на выделение энер-пп1 в процессе электрохимической реакции. Это находит отражение в работе пластической деформации конструкционных материалов. Например, в ряде случаев для пластичных материалов, таких как трубные стали, она может уменьшиться за счет охруп-ш'вающего влияния среды, увеличения их предела текучести, ускоренного упрочнения металла в вершине трещины. При этом зажпую роль играет специфика коррозионной среды. Если среда кислая, то происходит наводороживание металла непосредственно перед вершиной трещины, что облегчает его разрушение. Нейтральные среды могут оказывать пластифицирующее действие и связанное с ним ускоренное упрочнение с исчерпанием пластичности металла в вершине трещины. Другие с^еды, даже, казалось бы, самые безобидные, в определенных условиях могут вызвать растрескивание . Таким образом, в присутствии коррозионной среды сопротивление растрескиванию всегда будет падать. Интенсивность же падения, очевидно, является функцией активности коррозионной среды, химического состава сплава и величины его электродного потенциала.

Пластичность. Кроме прочности, металл должен обладать достаточно высокой пластичностью, оцениваемой показателями относительного удлинения и поперечного сужения. Это требование обусловливается тем, что стальной прокат при изготовлении из него сборочных элементов и деталей аппаратуры, а также при сборке и монтаже аппаратуры и трубопроводов подвергается пластической деформации , выдержать которую без разрушения хрупкий металл не способен.

Различие механических свойств металла основного и плакирующего слоев при пластической деформации могут явиться причиной образования зон с различными внутренними напряжениями, которые могут вызвать на готовой детали появление различных дефектов , а также могут служить причиной снижения коррозионной стойкости металла .

При вращении обечайки в зоне деформации между валками наблюдается иная картина, чем в статическом состоянии изделия. В этом случае сечение заготовки, находящееся над входным валком, имеет определенную деформацию, которая увеличивается по мере продвижения сечения к верхнему нажимному валку. При этом величина упругой зоны все время уменьшается, а пластической увеличивается. Максимального значения величины изгибающего момента и зоны пластической деформации достигают в некоторой точке под верхним валком, после чего величина изгибающего момента уменьшается, вследствие чего наступает момент разгрузки. При разгрузке возникают остаточные деформации, т. е. в симметричных относительно, верхнего валка сечениях возникают различные по величине деформации: в зоне разгрузки они больше, чем в зоне нагружения. В результате нейтральная ось при симметричной нагрузке становится несимметричной, что вносит определенную погрешность при расчетах пружинения заготовки. Экспериментальное исследование влияния прогиба / на величину остаточного радиуса R0 показало следующее. При одинаковой стреле прогиба величина остаточного радиуса при нагружении и разгрузке остается практически постоянной. Определенное расхождение имеется при сравнении величин радиусов на выходной ветви при вращении обечайки и в статическом состоянии. В этом случае разница радиусов может достигать величины 10—12%. При правке обечаек, когда замкнутость контура оказывает значительное и сложное влияние да величину радиуса изгиба, указанная разница, как будет видно из последующего изложения, не имеет принципиального значения и при соответствующих анализах процесса может не учитываться.

Существуют и другие подходы к оценке эффективности лро-тивоизносного действия при граничном трении в присутствии химически активной среды. Так, на основании представлений об упруго-пластической деформации, вызванной трением, рассматриваются границы перехода от нормального процесса трения к повреждаемости. При этом связывают нагрузочный критерий и температурно-скоростной критерий .

В качестве модификаторов трения применяют коллоидные дисперсии не растворяющихся в масле соединений . Однако наибольшие перспективы применения имеют маслорастворимые соединения, среди которых наивысшую эффективность проявляют маслорастворимые соединения молибдена . К настоящему времени механизм действия МСМ изучен мало и может быть сформулирован лишь в виде гипотез. Предполагается, что взаимодействие МСМ с поверхностями трения протекает по типу пластической деформации с образованием эвтектической смеси, обладающей пониженной температурой плавления. Последняя обеспечивает невысокие значения коэффициента трения.

При небольших напряжениях пластические деформации с течением времени затухают . При высоких напряжениях процесс ползучести разделяют на три стадии — /, // и ///: аЪ — участок начальной ползучести, которая появляется непосредственно за упругой деформацией образца — скорость пластической деформации изменяется от начального максимального значения до постоянной величины ; be — участок с постоянной скоростью ползучести ; cd — участок конечной ползучести до мо-мента разрыва в точке d, характеризующийся обычно ростом скорости ползучести.

вся упругая деформация перерастает в пластическую и е0 = е„. Величину пластической деформации можно определить через напряжение

В этом случае скорость пластической деформации

Отсюда скорость релаксации можно выразить через скорость пластической деформации: