С. А. Вологжанина, А. Ф. Иголкин материалтану оқУ ҚҰралы
жүктеу/скачать 8,95 Mb. Pdf көрінісі
|
6 Вологжанина Материалтану. Оқулық
| төзімділік шегі
s R - метал сынбай ақ циклдің ең үлкен кернеуіне шыдайтындығы анықталады. Сонымен қатар, қисықтың құлдырау бөлігі шегінде шектеулі төзімділіктің шегі анықталуы мүмкін. Болат үшін, шыдамдылық шегі, əдетте, N = 10 7 , түсті металдар үшін N = 10 8 жүктеме циклдарының санынан анықталады. Стандартты жағдайларда анықталған төзімділік шегі a- 1 болып табылады. Симметриялық циклдегі көміртекті болаттардың шыдамдылық шегінің мəні əдетте 0,6 а в құрайды . Металдың төзімділігінің маңызды сипаттамасы сондай-ақ берілген кернеуде жұмыс істемей тұрып үлгілердің жүктеме циклдарының санымен анықталатын шаршаңқы төзімділік болып табылады. Шаршау ақауларының үш кезеңі бар: шаршағандық жарығының пайда болуы; оның сыни мөлшерге дейін баяу өсуі; үлгінің немесе бөліктің қалған қимасының жылдам фракциясы. Шаршау шақтарының нуклеация процесі бөліктің беткі сапасына жəне беткі қабаттың қасиеттеріне байланысты. Өңдеудің тазалығы мен беткі қабаттың қаттылығы неғұрлым жоғары болса, соғұрлым шаршау қаупін төмен болады. Хром-молибдендік болаттың дөңгелек ұнтақтаумен жəне үлгілердің бетіндегі төмпешіктердің биіктіктері 0,4...0,6 мкм шыдамдылық шегі ст -1 , 640 МПа жетуі, жазық тегістеуде жəне төмпешіктердің биіктігі 0,2. 0,4 мкм - 790 МПа биіктікте, жылтырату жəне төмпешіктердің биіктігі үшін 0,05 мкм - 820 МПа аз. Жарықтар пайда болғаннан кейін əр бір кейінгі жүктеу циклы оны бірте-бірте арттырады. Шаршағыш жарықтың өсу бағыты жүктеме сипатына байланысты. Циклдік жүктеме кезінде кернеу-қысу сызбасы кернеу бағыты бойынша 45 ° бұрышта бұралу кезінде, қолданылған кернеу бағыты бойынша оң жақ бұрыштарда дамиды. Шаршау инженерлік тəжірибеде орын алған барлық апаттардың шамамен 50% -ына жауап береді. Термиялық шаршау - деп циклдық температура ауытқуларынан болатын кернеулерден туындаған металдардың шаршағыштығын айтады. Термиялық шаршау циклдардың аз санымен жəне кернеудің салыстырмалы түрде жоғары деңгейімен күштіліктен ерекшеленеді. Тоңазытқыш жəне криогенді технологияларда температура градиенттері жəне тиісті жылу кернеуі құрылыстарды жылыту немесе салқындату нəтижесінде салқындатқыш сұйықтықты толтыру немесе ағызу кезінде пайда болуы мүмкін, егер криогенді заттар цистерналардың металдың салыстырмалы жылы бетіне енсе, су, 80 бөлшектердің термофизикалық айырмашылығына байланысты арматура əртүрлі материалдардан жасалған бөлшектерді жобалаудың бөлігі болып табылатын қасиеттер. Сыртқы жүктемелерден келетін кернеулерге термиялық кернеулердің көп қолданылуы аса қауіпті. Сонымен қатар, кейбір металлдар салқындату кезінде құрылымдық өзгерістерге ұшырауы мүмкін. Мұның бəрі бөлшектердің мерзімінен бұрын бұзылуына əкелуі мүмкін. Серпілісті сынау (МОСТ 3248-81). Көптеген бөлшектер белгілі бір температурада ұзақ уақыт бойы жүктемемен жұмыс істеуі керек. Сонымен қатар тұрақты жүктеме əсерінен баяу металлдың пластикалық деформациясы жүзеге асырылады, бұл оның серпімді шегінен асатын кернеулерді тудырады, бірақ берілген температурада материалдың шығыс кернеуінің шегі аз. Мұндай деформация серпіліс деп аталады. Жоғары жəне төменгі температура кезінде серпіліс ерекшеленеді. Жоғары температуралық серпіліс толығырақ қарастырылады. Жылытылған металдың деформациясы кезінде онда екі қарама-қарсы процестер пайда болады: жылудың нəтижесінде пластикалық деформацияны қатайту жəне жылыту нəтижесінде қатайту. Егер екінші үрдіс басым болса, металда диффузиялық жұмсарту процестері - демалуда, фазалардың коагуляциясында, қайта кристалдану кезінде, серпімділік дами бастайды. Егер жоғары температурада серпімділік диффузиялық процестердің нəтижесінде орын алса, төмен температура кезінде қозғалыс пен дислокацияның көбеюіне байланысты орын алады, термо белсенділік табиғатына ие жəне бірқатар факторларға байланысты, олардың температурасы мен металл құрылымы үлкен рөл атқарады. Металдардың ыстыққа төзімділігінің негізгі критерийлері болып - ұзақ мерзімді беріктік шегі мен серпімділік шегі табылады. Серпімділік сынақтарына арналған қондырғының құрылысы 2.34. суретте келтірілген. Үлгіні электрлік пешке қояды, белгілі бір температураға дейін қыздырады жəне оған қолданылатын белгілі бір тұрақты жүктемені береді. Үлгіде пайда болған деформацияны өлшейді жəне бірқатар үлгілердің сынақтарының нəтижелері бойынша ұзақ мерзімді беріктік қисықтарын (2.35 a-сурет) жəне серпінділікті (сурет 2.35, б) құрастырады. Ұзақ мерзімді төзімділік шегі - бұл белгілі бір уақыт ішінде берілген температурада өнімнің пайдалану шарттарына сəйкес үлгінің бұзылу кернеуін айтады. Ұзақ мерзімді беріктік шегі s t Сурет 2.34. Серпімділік сынағына арналған қондырғының құрылымы: 1 - үлгі; 2 - машинаның таяқшалары; 3 - термопары; 4 - пеш; 5 - деформацияны өлшеуге арналған айна индикаторы; 6 - тұтқыш; 7 – жүк 81 Сурет 2.35. Қисық ұзақ беріктік (а) жəне жылжығыштығы (б) арқылы белгіленеді, онда t жəне t тиісінше температура көрсеткіштері мен сынақ уақытын білдіреді. Мысалы, s200 = 300 МПа металдың беріктігі 200 сағат бойы 700 0 С температурада сыналған металдың беріктігі 300 МПа құрайтындығын білдіреді. Қисық серпімділік төрт аймақтан тұрады. OA аймағы жүктемені қолдану кезінде туындаған серпімді жəне пластикалық деформацияға сəйкес келеді. AB аймағы тұрақсыз серпімділікті сипаттайды, онда метал біркелкі емес жылдамдықпен деформацияланады, BC - бөлімде тұрақты серпіліс жəне СD аймағы жылдам бұзушылық, мойынның қалыптасуымен байланысты. Серпімділік шегі деп - белгілі бір уақыт ішінде белгілі бір температурада берілген жалпы шиеленісті туғызатын кернеулік. Серпімділік шегі s d/ t арқылы белгіленеді, мұнда t - температура; d - жалпы ұзарту; t - уақыт. Мысалы, sj / iooo = 350 МПа 400 °С сынақ температурасында 1000 сағатта 1% деформация кезінде металды серпімділік шегі 350 МПа құрайтындығын білдіреді. Ұзақ уақыт бойы жоғары температурада жұмыс істейтін бөлшектер үшін, əдетте, серпімділік жылдамдығы процестің орнатылған кезеңінде беріледі, мысалы, 10 4 сағатқа немесе 10 5 сағатқа 0,1%. Төмен температураларда жұмыс істейтін көптеген өнімдердің жұмыс жағдайлары олардың ұзақ уақыт бойы (10 жылдан артық) жүктеме кезінде жұмыс істеуін қарастырады. Жүйеде серпімді энергияны жеткізуді ұлғайта отырып, криогенді сұйықтықтарды сақтауға жəне тасымалдауға арналған резервуарлар мен ыдыстар сияқты өнімдерде серпімділігіне байланысты деформация құрылыстың жекелеген аймақтарындағы кернеулердің елеулі ұлғаюына ықпал етуі мүмкін. Сонымен қатар, төмен жұмыс температурасының əсерін ескере отырып, сынғыштықтың қаупі едəуір артады. Төмен температурадағы серпімділік сынақтарында, қажетті температура сынаманың салқындатқыш ортада болғандығымен жəне тұрақты жүктеме үлгісі сынау машинасының жоғарғы немесе төменгі тартқышы арқылы үлгілендіріледі. 82 |