С. А. Вологжанина, А. Ф. Иголкин материалтану оқУ ҚҰралы
Сынғыш және тұтқыр сыну
жүктеу/скачать 8,95 Mb. Pdf көрінісі
|
6 Вологжанина Материалтану. Оқулық
| 2.7.
Сынғыш және тұтқыр сыну Металдардың деформациялық сатысының қорытындысы — сыну сатысы — объектілерді зерттеу бұрынғыға қарағанда материалда жарық пайда болғаннан кейін оны қолдануға болмайтындығы салыстырылды. Сыну тоқтатылмайтындай, жүктеудің соңғы сатысы ретінде қарастырылды. Нақты уақытта, сыну сатысы ақаудың пайда болған уақытынан бастап конструкцияның 90 % төзімді болатындығы анықталды. Механикалардың бұзылу жүйелерін оқу барысында апаттарға қатысты жəне кеме апаттары, көпірлер, резервуарлар, ұшатын аппараттар жəне басқа да конструкциялар, жоғары берікті материалдар мен олаардың күрделі жағдайлардағы жұмыстарын қолдану болып табылады. Қатты денелердің сынуы жүктемелердің əсерінен олардың бөліктерге бөліну үдерісі жүргізіледі, термиялық, рдиационалдық, коорозиялық жəне басқа да əрекеттер жүреді. Атомдар деңгейлерінің бұзылуы атом арасындағы байланыстарың алшақтығы əсерінен жаңа беттер пайда болады. Егер атом арасындағы байланыстардың алшақтығынан перпендикуляр жазықтықтардың жойылуы орын алады, яғни бөлшектеу немесе бөлу. Егер алшақтық күштің əсерінен орын алса, жылжу немесе сырғу арқылы параллель жазықтықтардың бұзылуы орын алады. Кристалдық құрылымына байланысты металдарда сол жəне басқа да жойылу түрлері орын алады. Бұдан басқа, жойылу температураға тəуелділігімен, деформация жылдамдығымен, стресстік күйімен, металдың тазалығымен жəне т.б. сипатталады. Икемді деформацияның дəрежесі сынудың негізгі екі түріне тəуелді: сынғыш жəне тұтқыр сыну. 59 Металдың тұтқыр сынуы кезінде метал серпімді ғана емес, маңызды деформацияның икемділігі өтеді. Икемді деформацияның жоқтығынан немесе оның дамуының белгісіздігінен нəзік бұзылу оры алады. Сынғыш сынулар бұзу жазықтығы қалыпты кернеулерге перпендикуляр болып келгенде, бөліну немесе бөлшектеу жолдары бойынша жүзеге асады (сур. 2.17). Қалыпты кернеудің əсерінен кристалды торларда деформация серпімді болады, белгілі бір дəрежеге жеткеннен кейін атом арасындағы байланыстың алшақтығы бір атомдық жазықтықтан екіншісіне тізбектей бөлінуі орын алады, т.б. металдардың бұзылуы. Бұзылу кез келген ақаудың салдарынан концентрациялық кернеудің дамуынан,металдың теориялық беріктіктің жоғарылауынан басталады. Кернеу концентрациясы коэффициенті K ақаудың ауырлығына пропорционал жəне оның ұзындығы: k = 2 L / R , I — ақаудың ұзындығы; R — жоғарысындағы шеңбердің радиусы. Кернеу концентрациясы ішкі қалыптасуына ықпал етеді, сондай ақ сыртқы ақаулар – əр түрлі ауырлық пен ұзындықтың кескіндері (сур. 2.18). Икемділігі жеткілікті металдар кернеу релаксациясымен, жергілікті кернеу концентрациясында үзілістердің жеткіліксіздігімен сипатталады, жəне де жарықтар дамымайды. Тұтқыр сыну кернеудің жанасуынан жылжу арқылы жүзеге асады. Жылжу жазықтығы басты қалыпты кернеу бағытына қарай 45° бұрышпен орналасқан. Аморфты материалдардың тұтқыр сынуы таза жылжумен сипатталады, мысалы, сазда; таза сынғыш материалдың серпімділігі мінсіз болады, мысалы, алмаз. Бірақ көптеген нақты материалдарға тəн жəне тұтқыр, жəне нəзік сыну, жеке бөліну түрлері шарттары түрде жүргізілді. Сурет 2.17. F к ү ш т і ң ə с ер і н ен б ө л і н у қ ұ р ы л ы с ы : а — алғашқы жағдайы; б — серпімді деформация; в — сынғыш (бөлік) 60 Сурет 2.18. Кернеу концентрациясы o max ақау аузында: а — жарық; б — өткір кесу; в — дөңгелек шоқты; / — жарықтың тереңдігі; r — кесу радиусы; r 1 < r 2 < r 3 ; а ор — кернеудің орташа деңгейі Тұтқыр сынудың жəне сынғыштың белгілері энергиялық сыйымдылығымен сипатталады, т.б. бұзылу жұмыстары, жарық түрлері жəне сыну беттері, жарықтарды тарату жылдамдықтарымен жүзеге асырылады. Сынғыш кезінде бұзылу үдерісінде тұтқыр бұзылуға қарағанда өзіндік жұмыс жасалмайды. Сынғыштың басталуы кезінде өзіндік жүретін үдеріс болады – ол жүйеде жинақталған серпімді энергияның босатылуына байланысты, сондықтан жарықтан тыс энергияны жеткізу үшін қажет емес. Сынғыш кезінде жаңа беттердегі энергия шығынының нəтижесінде кішкене жарықтар анықталады, жинақталған серпімді энергияның салдарынан босатылады. Тұтқыр бұзылу кезінде айтарлықтай үлкен жұмыс жұмсалады. Тұтқыр бұзылудың дамуы үшін үздіксіз сыртқы энергиямен жабдықтау қажет, металдың икемділік деформациясының шығындары жарықтарды ұлғайту жəне нəтижесінде алынған қатюды жояды. Жұмыс, Деформацияның икемділігіне жұмсалған жұмыс бұзылу жұмыстарын айтарлықтай жоғарылатады. Сынғыш кезінде денені бөлгіш жарықтарда кішкентай ашу бұршы (өткір жарық), деформацияның икемділігі мен бұзылу беттерінің жақындасу түгелдей жоқ (сур. 2.19, а). Тұтқыр бұзылу кезінде жарықтаар үлкен ашу бұрыштарға ие (шық жарықтар), беттердің бұзылуы деформацияның айтарлықтай икемділік дəрежесімен сипатталады (сур. 2.19, б). Төмен температура кезінде дəндер арасындағы шекаралар дəндердің өздеріне қарағанда күшті, сондықтан көптеген металдар төмен температурада бұзылудың транскристалымен сипатталады жəне 61 Сурет 2.20. Микроқұрылымы сынықтардың: а - нəзік бұлағы қирауға, б - төмен табақшалы қирауға, в - байлау-сынғыш бұзылуы секциялы болды температурада 77 К а - нәзік бұлағы қирауға, б - төмен табақшалы қирауға, в - байлау-сынғыш бұзылуы секциялы болды температурада 77 К \ , ч олардың арасындағы шекаралармен емес дəндермен өтеді. Жоғары температурада дəндер арасындағы шекаралар дəндердің өздеріне қарағанда əлсіз, сондықтан кристал арасында бұзылу болуымен сипатталады. Макро-толқын нəзік бұзылу кезінде жылтыр тегіс бет пайда болады. Кристалды ноқаттар нəзік сыну кезінде металдық жылтыр тегіс бет береді. Электрондық – микроскоптық зерттеу арқылы «өзеннің үлгілерін» немесе дөңес сыну құрылымын анықтады (сур. 2.20, а), қозғалыстағы жарықтардың өзара əрекеттесудің салдарынан кристалдарда ақаулар болады, сондай ақ бөлшектердің кристалографикалық бағдарларының болуы. 62 Сурет 2.20. Микроқұрылымы сынықтардың: а - нəзік бұлағы қирауға, б - төмен табақшалы қирауға, в - байлау-сынғыш бұзылуы секциялы болды температурада 77 К Сурет 2.19. Жарықтың түрлері жəне бұзылудың схемалары (жоғарғы беттің бұзылу перпендикулярының қиылысуы): а —нəзік бұзылу; б — тұтқыр бұзылу Сыну кезінде тұтқыр бұзылудың металдық жылтыры жоқ мөлдір емес талшықты сипаты бар. Электрондық – микроскопиялық зерттеулер сыну қаптамаларымен құрылатынын анықтап сипаттайды (сур. 2.20, б). Сынғышта жарықтардың жоғары жылдамдықта таралуы сипатталады, металлдағы дыбыс 0,4 жылдамдыққа жақын нəтижеде таралады (болат үшін нəзік жарықтардың таралу жылдамдығы сəйкесінше шамамен 2 • 10 3 м/с). Тұтқыр жарықтардың таралу жылдамдығы төмен жəне кернеудің өсу жылдамдығымен анықталады. Қарастырылған белгілердің көмегімен бөлшектер мен құрылымдардың бұзылу сипатымен анықтауға болады (тұтқыр жəне сынғыш механизм) (сур. 2.20, в). Әрбір жеке жағдайда бұзылу сипатын анықтау қажеттілігі туындайтын тұтқыр жəне мыжылмай сəтсіздікке қарсы күрес шаралары түбегейлі ерекшеленеді. Тұтқыр бұзылу кезінде материалдың беріктігін жоғарылату қажет. Сынғыш кезінде керісінше тұтқырлығы мен икемділігі жоғарыласа, беріктігі төмендейді. Сынғыш бұзылу ең қауіпті. Бөлшектеп бұзылуды үш фазаға бөлуге болады: микро жарықтардың пайда болуы; ол критикалық өлшемге дейін ұлғаяды; көрші ноқаттар арқылы микро жарықтардың таралуы. Кернеуді бұзу деңгейлері энергияға бай фазамен анықталады. Таза металдарда бұл жарықтардың шығу тегі мен бастапқы өсуіне қатысты. Металдарда бірінші екі сатысының ағынымен салыстырғанда жеңіл, содан кейін жарықтар дəндер шекараларымен шектеледі. Осының салдарынан мұндай металдарда жарықтардың ішіндегі біреуінің таралуының тұрақсыздығының сəтінен бастап жарықтардың шығу тегі мен тежегіш жинақтары жиі қадағаланады. жүктеу/скачать 8,95 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|