Қазақстан республикасы білім және ғылым министрлігі шәКӘрім атындағы семей мемлекеттік униврситеті
жүктеу/скачать 3,03 Mb.
|
| 4 Қасиеттері бойынша алюминийдің болаттан едәуір айырмашылығы бар. Егер болаттың тығыздығы ρбол=7,85т/м3 болса, алюминийдікі ρал=2,7т/м3, яғни үш есе дерліктей болаттан жеңіл. Егер болаттың серпімділік модулі Ебол=2,06∙105МПа болса, алюминийде Еал=0,71∙105МПа, мұнда да үш есе кем болаттан. Алюминийдің созу диаграммасында аққыштық алаңшасы жоқ. Шартты аққыштық шегінің кернеуі σО2=20-30МПа, уақытша кедергісінің кернеуі σu =60-70МПа. Ал, болат үшін ең кіші аққыштық шегінің кернеуі σуmin=190МПа болса, ең кіші уақытша кедергісінің кернеуі σumin=350МПа. Алюминий өте пластикалы келеді, оның үзілер кезіндегі ұзаруы 40-50%-ға жетеді.
Таза алюминий оңай коррозияланады, бірақ тез арада бетінде жұқа тотығу үлпегі пайда болып, коррозияның одан әрі дамуынан қорғайды. Беріктігі төмен болғандықтан алюминий таза түрінде конструкцияларда қолданылмайды. Сондықтан оны беріктендіреді: а) легирлендірумен; ә) нагар-товкалаумен, яғни алдын ала созумен; б) термиялық өңдеумен. Легирлендіруші коспалардың құрамына байланысты легирлендірілген алюминийдің уақытша кедергісі таза алюминийге карағанда 2...5 есе еседі. Мұндай қоспалар ретінде магний, марганец, мыс, кремний, мырыш және кейбір басқа элементтер пайдаланылады. Осы қорытпаларды алдын ала созумен-нагартовкалаумен шартты аққыштық шегінің кернеуін σ0,2 1,5...2 есе көтеруге болады. Көп компонентті алюминий қорытпалары термиялық өңдегеннен кейін тозу үрдісінде беріктігі көтеріледі. Мүндай корытпалар термиялық беріктендірілетіндері деп аталады. Олардың уақытша кедергісі σu=400МПа-дан асуы мүмкін, бірақ пластикалылығы кеміп салыстырмалы ұзаруы 5...10%-дан аспайды.
Алюминий қорытпалары әр түрлі термиялық өңделген және нагартовкаланған күйінде жеткізіледі. Бұл жағдайлар былай белгіленеді: М-күйдірілген (отожженный, мягкий); Н-нагартовкаланған; 1/2Н -жартылай нагартовкаланған;
Т5-толық шындалмаған және жасандытүрдетоздырылған. Жеткізу күйінің таңбасы корытпа маркасының шарттыбелгісінесызықшадан кейін қосылады. Мысалы, АМг-М, АД-35-Т1 және т.т. Құрылыста келесі қорытпалар қолданылады: магналиялар депаталатын алюминиймен магнийдің қорытпасы. Ол маркасында АМг әріптерімен және магнийдің пайыздағы шамасын көрсететін санмен белгіленеді. МысалыАМг6; дюралюминдер деп аталатын мыс, магний жәнеаздау мөлшердегі марганецтармен алюминийдің қорытпасы.Дюралюмин"Д" әріпімен жәнекезекті санын көрсететін цифрменбелгіленеді (Д1, Д16); 3) авиаль деп аталатын кремний(1%), магнкй (0,7%), мыс (0,4%),марганец немесе хромдармен алюминийдіңқорытпасы. Маркасында "АВ" әріптерімен белгіленеді. Алюминий қорытпалары қымбат болғандығынан, бағалы қасиеттеріне қарамастан, құрылыс конструкцияларында сирек пайдаланылады. Олар көбінесе көтергіш және қоршаушыміндеттерінқатарынан атқаратын конструкцияларды және суық солтүстік, жер сілкінетін немесе жетуге қиын аудандар құрылыстарында қолданылады. 5 Температураның тигізетін әсері. Аққыштық шегі мен уақытша кедергі кернеулерінің мәндері температура +20°С кезінде алынған. Температураөзгерсе болаттың механикалық кясиеттері де өзгереді.Терістемпературалар кезінде аққьштық шегі мен уақытша кедергісі едәуір көтеріліп өзара жақындасады, ал пластикалық касиеттері төмендейді. Температура 1000С ...2000С-ға дейін көтерілген сәтте аққыщтық шегі мен уақытша кедергісі өзгермейді дерліктей. Температура +300°С-ға жеткенде уақытша кедергісі шамалы көтеріліп, 400С 500°С-ден асқанда аққыштық шегі мен уақытша кедергісі күрт төмендейді, 6000С кезінде олар нөлге жақындайды, яғни болаттың көтергіштік қабілеті толық жойылады. Дәріс 11. Материалдар жұмысы
Болаттың бұзылу түрлері және механизмдері. Қайталанатын жүктемелер кезіндегі болаттың жұмысы. Кернеу шоғырлануы. Металл коррозиясы және онымен күресу жолдары. 1 Феррит пайда болатыи 910°С температурадан төмен кезде көміртектің ерігіштігі шамалы болады, бірақта аздау мөлшерде ферриттің ішінде қалады. Кейбір жағдайларда осы көміртек бөлініп феррит түйірлерінің арасында орналасады және кристалдық тордың түрлі ақауларында топтасады. Бұл жағдайлар аққыштық шегі мен уақытша кедергісін жоғарылатады және пластикалылығын, морт сынуға кедергісін азайтады. Мұндай құбылыс ұзақ уақыт арасында өтеді, сондықтан ол тозу деп аталады. Болаттың тозуына мыналар мүмкіндік туғызады: механикалық әсерлер, әсіресе пластикалық деформациялардың дамуы. Мұндай тозуды механикалық тозу деп атайды; компоненттерінің ерігіштігі мен диффузия жылдамдығын өзгеруіне келтіретін температураның тұрақсыздығы(физикалық-химиялық тозу). Пластикалық деформацияланып соңынан шамалы (150-200°С) қыздырылса тозу қарқыны шұғыл өседі (жасанды тоздыру). Тозу динамикалық әсерлерге және морт сынуға кедергісін төмендеткендігінен теріс құбылыс ретінде қарастырылады. Тозуға қайнағыш болат аса бейімді келеді, себебі ол ласталған және газдармен шылыккан. Қирау тұтқырлы (пластикалы) және мортты болып екі түрге ажыратылады. Біріншісі ысырудан (от сдвига) пайда болады, екіншісі үзілумен сипатталады. Болаттың жүктелуіне және құрылымына (структурасына)байланысты аралас қирау да болуы мүмкін. Тұтқыр қирау алдында улгінің осал жері жіңішкеріп "мойынша" (шейка) құралады да сол орында микрожарықшақтар пайда болады. Келешекте микрожарықшақтар даму үрдісінде бір-бірімен қосылып үлгінің өсіне 450 бұрышпен бағытталған макрожарықшақтарға ұласады, яғни олар ең үлкен жанама кернеулер жолымен бағытталады. Макрожарықшақ шекті өлшеміне жеткен сәтте конусты шұнқыр "тостағанша" (чашечка) құрастырумен материал тез арада қирайды. Шүңқырдың түбі үзілу түрінде қираса, жан-жағы ысырудан қирайды. Сонымен тұтқыр қираудың бастапқы себебі жанама кернеулер мен пластикалық деформациялар болып табылады. Бірақ материал тұтастығының жойылуы үзілумен аяқталады, яғни тік кернеулер даму нәтижесінде болады. 
Сурет 11. Қирау түрлері: а-үзілуден; б- кесуден. Суретте қирау түрлерінің үш ауданы келтірілген. Тұтқыр қирау киманың бөлігінде немесе барлық қима бойынша пластикалық дсформациялардың дамуымен анықталады, ал металл конструкциялар элементтерінің көтергіштік қабілеті болса, үлкен майысымдардың пайда болуымен айырылады. Квазимортты (морттылы болып көрінетін) қирау тұтқыр мен мортты қираулардың арасыңда орын алады. 
Сурет 12. Қирау түрлерінің мүмкін аймағы. Болаттың морт қирауы пластикалық деформациялары шамалы дамыған, кернеулері төмендеу кезіңде өтеді. Мұндай жағдайларда көбінесе кернеулері аққыштық шегі кернеуінен аспайды. Болаттың морттылығына негізінде оның сапасы, тозуы, кернеулер шоғырлануы, әсер ететін күштің түрі елеулі ықпалын тигізеді. Оның ластануы, күкірт пен фосфордың қосылуы, оттектің мөлшерден артық құрамына кіруі морттылығын көтереді. Конструкциялардың морт қирауы мүмкін болған жағдайларда "тынық" және "жартылай тынық" азкөміртекті болаттарды пайдалану керек. 2 Серпімді деформацияланған кезде бірнеше рет кайта-қайта жүктеу материалдың кейінгі жұмысына әсерін тигізбейді, себебі серпімді деформациялар кайтымды келеді. Материалдың серпімді пластикалық кезеңіндегі жұмысында жүктемені түсірісімен шапшаң қайта жүктеу серпімділік шегінің төмендеуіне келтіреді, яғни алдыңғы жүктеуден металл құрылымының қайтпас бүлінуі нәтижесінде пластикалық деформациялары көбейеді. Едәуір ұзақ үзіліс болған жағдайда материалдың серпімділік қасиеттері бұрыңғы қалпына келіп, серпімділік шегі алдыңғы цикл шегіне дейін көтеріледі, ал қирау кезіндегі ұзаруы алдыңғы созылған өлшемге азаяды. Алдыңғы пластикалық деформациялану нәтижесінде серпімділік шегі көбейіп, қатарымен морттылығы көтерілуі наклеп немесе нагартовка деп аталады. Наклеп металдың тозуымен және кристалдардың атом торы бүлініп, жаңа деформацияланған күйінде бекітілуімен байланысты. Наклеп аралығында кайта- қайта жүктеген кезде материал серпімімді жұмыс атқарады. Темірбетон конструкцияларында қолданып жүрген созу мен беріктелетін арматура болаттары наклеп құбылысы негізінде алынады. Бұл құбылыс алюминий қорытпаларын беріктендіру - нагартовкалау үшін де пайдаланылады. Наклеп металдың морт қирауына бейімділігін көтергендіктен болат конструкцияларында қолданылмайды. 
8-сурет. Болаттың қайталап жүктеу кездегі деформациялануыньң диаграммасы: а-серпімді деформациялануы аралығында; б-үзіліспен ("демалғаннан" кейін); в-уздіксіз. Бірнеше рет үздіксіз жүктеген кезде металда, беріктігі төмендеумен байқалатын, шаршау құбылысы пайда болады. Жүктеу саны көбейген сайын болаттың беріктігі төмендей түсіп, қаншама рет жүктеседе қиратпайтын белтілі "σшаршау" шамаға жақындай береді. Бұл шама шаршау беріктік (төзімділік-выносливость) шегі деп аталады. Шаршау құбылысы уақытындағы қиратушы кернеу, яғни (вибрациялық) дірілдеу беріктігі σвб статикалық жүктеу кезіңдегі беріктіктен σu кем келеді, ал жүктеме таңбасы айнымалы болған жағдайда ол аққыштық шек кернеуінен де төмен болып материалдың көтергіштік қабілетін шектейді (лимиттейді). Болаттың төзімділік шегі шамамен 10 млн (10-106) жүктеу цикліне сәйкес. Бірақ та 2 млн цикл кездегі шаршау беріктігі оның шекті мәнінен айырмашылығы аз. Сондықтан болат конструкциялардың төзімділікке сынағы 2млн (2∙106) циклдарымен өткізіледі. 
Сурет 9. Қиратушы кернеу мен жүктеу саны арасындағы тәуелділігі: а- болат үшін; б- алюминий қорытпасы үшін. Алюминий қорытпаларының беріктігі үздіксіз төмендей береді, оларда болаттағыдай шаршау (төзімділік) беріктік шегі жоқ. Сондықтан іс мақсаты үшін шартты төзімділік шегі ретінде 2млн. цикл жүктелген кездегі вибрациялық беріктігі қабылданады. Егер нақтылы жүктеме көбірек қайталанатын болса, онда жобалау кезінде есептік кедергісі сәйкес төментдетіледі. Вибрациялық (шаршау) беріктік жүктеу циклының санынан басқа, жүктеу түрін сипаттайтын р=σmin/σmax асимметрия коэффициентіне де тәуелді. 
Сурет 10. Жүктеу циклдерінің сипаттамалары: а-біртаңбалы (симметриялы емес); б- толық біртаңбалы (пульсациялық); в-толық таңбасы айнымалы (симметриялы). Азкөміртекті болат табакшасы үшін біртаңбалы цикл, яғни р=0...+1. кезінде төзімділік шегі аққыштық шегіне тең σшарш= σу Таңбасы айнымалы(р<0) циклімен жүктегенде ол төмендеп р=-1 болғанда аққыштық шегіне 59%-нан аспайды. Төзімділік шегіне кернеу турі де әсерін тигізеді: созу кернеуі басымкездегісіне қарағанда сығу кернеуі басым болғанда ол жоғарылау келеді. Кернеу шоғырлануы төзімділік шегіне үлкен ыкпал береді. Әсіресе,шоғырлану коэффициентінің шамасы үлкен кезінде ол күрт төмендейді. Едәуір улкен кернеу әсер еткенде металлдың шаршауы саны шамалыцикл жүктеуден кейін білінуі мүмкін, мұны аз циклді шаршау деп атайды Кернеу шоғырландырғыштары жоқ кезде беріктігі көтеріңкі(290МПа <<σу< 400МПа) С345...С390 және беріктігі жоғары (σу ≥400МПа)С440...С590 болаттардың төзімділік шегі азкөміртекті болатка қарағанда едәуіржоғары келеді. Кернеулер шоғырлану орындары бар болғанда осыболаттардың төзімділік шегі азкөміртектіге қарағанда көбірек темендеп, цик толық айныматаңбалы және шоғырлану коэффициенті үлкен кезде төзімділікшектері абсолюттік мәні бойьшша теңесуге жетеді. Сондықган айныматаңбалыциклдік әсерлерді қабылдайтын конструкцияларда беріктігі көтеріңкі жәнеберіктігі жоғары болаттарды пайдалану әрдайым тиімді бола бермейді. Конструкциялардьщ шаршап кирауына кедергісін бірқатар шаралар арқылы көтеруге болады: а) кернеулер шогырлануы жоқ немесе аздау болатын конструкцияларда азкөміртекті болаттан беріктіктері жоғары болаттарға ауысуымен; ә) дәнекерленген жіктердің бетін өңдеп кернеулер шоғырлануын төмендетумен; б)кернеулердің үлкен шоғырланатын жерлерінен күштеу ағынын бұрып жіберумен, т.б. жүктеу/скачать 3,03 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|