Деформирование происходит

Пластическое деформирование поверхностных слоев повышает работоспособность зубчатых колес. Микронеровности, оставшиеся от предшествующей обработки, сглаживаются путем смятия специальным инструментом.

При увеличении глубины внедрения (точнее при увеличении отношения h/r) упругое оттеснение переходит в пластическое деформирование поверхностных слоев. При этом виде взаимодействия на поверхности трения образуются пластически выдавленные канавки с навалами по бокам. Металл в навалах по сторонам царапины является уже гаредразрушен-ным [121] и поэтому легко удаляется другими, следом идущими зернами. Этот вид взаимодействия является, вероятно, основным в условиях эксплуатации при соприкосновении рабочих органов строительных и дорожных машин с округлыми грунтовыми частицами. В случае хрупких материалов или достаточно большого значения отношения h/r наблюдается микрорезание поверхности абразивными зерн-ами. Этот вид взаимодействия наиболее разрушителен.

Процесс абразивного изнашивания рассматривается в двух формах: с преобладанием механохимического разрушения (пластическое деформирование поверхностных слоев, их окисление и последующее разрушение пленок) и с преобладанием механического разрушения поверхностных слоев (внедрение абразивных частиц, отделение основного металла со снятием стружки).

Не всякий процесс деформирования поверхностного слоя можно считать внешним трением. К внешнему трению относятся такие процессы, при которых деформирование поверхностных слоев не вызывает нарушения их сплошности, а деформированием материала ниже этих слоев можно пренебречь.

влияние и величина зависят от вида износа. Существует несколько видов износа, обусловленных функциональным назначением узлов трения машин и механизмов или их рабочих органов, а также особенностями используемых технологических процессов. Однако, как показывает анализ, наиболее типичными видами износа являются адсорбционно - коррозионно - усталостный, абразивный, мтаекуляржп1{эдге^ знойный) аэро- и гидроабразивный, коррозионный. Адсорбционно-корро-зионно-усталостный износ широко распространен в подвижных сопряжениях, хорошо защищенных от проникновения в них абразива. Объясняется это тем, что при скольжении внедрившиеся микронеровности более жесткого тела деформируют поверхностные слои менее жесткого тела. При этом деформация самих микронеровностей значительно меньше, и ею можно пренебречь, считая микронеровности абсолютно жесткими. Деформирование поверхностных слоев менее жесткого тела приводит к изменению концентрации легирующих элементов в отдельных микрообъемах деформируемых слоев. . Это служит очагом зарождения полос течения, которые возникают в наиболее напряженных областях поверхностных слоев. В полосах течения при деформировании передвигаются дислокации, что вызывает повышение их концентрации у границ пересечения. Взаимодействие дислокаций в этих местах приводит к разрыхлению в них материала и образованию микропор. Если подвижное сопряжение работает в смазочной среде, содержащей поверхностно активные (ПАВ) или коррозионно-активные вещества, то молекулы ПАВ резко снижают работу на образование новой поверхности, уменьшая тем самым сопротивляемость этих слоев разрушению.

Пластическое деформирование поверхностных слоев повышает работоспособность зубчатых колес. Микронеровности, оставшиеся от предшествующей обработки, сглаживаются путем смятия специальным инструментом.

Экстремальные режимы нагружения (мягкий и жесткий) реализуются менее часто и при соблюдении особых условий. Близкий к жесткому режим имеет место, например, в зонах резкой концентрации напряжений [17] (пазы диска турбины [10, 22, 43], кромки водовпускных отверстий паровых котлов [32, 33, 98]) в связи с тем, что размеры этих зон существенно малы по сравнению с размерами окружающих объемов детали, деформирующихся в целом упруго. Другим примером такой реализации является деформирование поверхностных объемов детали при интенсивном тепловом воздействии и умеренной интенсивности циклического процесса теплообмена (корпуса турбин с рабочим телом высоких параметров и др.). Режимы нагружения, близкие к мягкому, могут встречаться в элементах машин и конструкций, в которых весьма высоки механические и термические напряжения, в результате чего возможно накопление односторонних циклических деформаций как в зонах концентрации, так и в зонах с номинальными напряжениями (оболочки тепловыделяющих элементов атомных реакторов, ковши металлургического оборудования, диски турбин при экстремальных режимах форсированных испытаний).

Большинство абразивных зерен шлифовального круга имеют неблагоприятную для резания форму граней. Расщепление зерен и скругление их граней в процессе работы еще более ухудшают геометрию. Поэтому шлифование протекает при более высоком давлении, чем при любом другом методе обработки металлов резанием. Значительные силы трения в процессе шлифования, скольжение зерна по обрабатываемой поверхности в момент его врезания и высокие скорости резания вызывают мгновенное локальное повышение температуры и сложное пластическое деформирование поверхностных слоев. Сильно деформированные слои вытягиваются в направлении резгания, образуя местные скопления металла. Возможно местное оплавление поверхности в случае работы отдельных зерен

Не всякий процесс деформирования поверхностного слоя можно считать внешним трением. К внешнему трению относятся такие процессы, при которых деформирование поверхностных слоев не вызывает нарушения их сплошности, а деформированием материала ниже этих слоев можно пренебречь.

влияние и величина зависят от вида износа. Существует несколько видов износа, обусловленных функциональным назначением узлов трения машин и механизмов или их рабочих органов, а также особенностями используемых технологических процессов. Однако, как показывает анализ, наиболее типичными видами износа являются адсорбционно - коррозионно - усталостный, абразивный, молекулярный (адгезионный) аэро- и гидроабразивный, коррозионный. Адсорбционно-корро-зионно-усталостный износ, широко распространен в подвижных сопряжениях, хорошо защищенных от проникновения в них абразива. Объясняется это тем, что при скольжении внедрившиеся микронеровности более жесткого тела деформируют поверхностные слон менее жесткого тела. При этом деформация самих микронеровностей значительно меньше, и ею можно пренебречь, считая микронеровности абсолютно жесткими. Деформирование поверхностных слоев менее жесткого тела приводит к изменению концентрации легирующих элементов в отдельных микрообъемах деформируемых слоев. Это служит очагом зарождения полос течения, которые возникают в наиболее напряженных областях поверхностных слоев. В полосах течения при деформировании передвигаются дислокации, что вызывает повышение их концентрации у границ пересечения. Взаимодействие дислокаций в этих местах приводит к разрыхлению в них материала и образованию микропор. Если подвижное сопряжение работает в смазочной среде, содержащей поверхностно активные (ПАВ) или коррозионно-активные вещества, то молекулы ПАВ резко снижают работу на образование новой поверхности, уменьшая тем самым сопротивляемость этих слоев разрушению.

87. Кривоухов В. А. Деформирование поверхностных слоев металла в процессе резания. Машгиз, 1945.

На гидравлических прессах осуществляют изотермическую штамповку. При этом способе горячее деформирование происходит в изотермических условиях, когда штампы и окружающее их ограниченное пространство нагреваются, до температуры деформации сплава. Чтобы обеспечить наиболее полное протекание раз-упрочняющих процессов во время деформации, штампуют при низких скоростях деформирования. Температура нагрева рабочей зоны установки и штампов, изготовляемых из жаропрочного сплава, может достигать 900 СС. Для нагрева используют индукторы, встроенные в установку.

Условие Да^2<г0,2 в большинстве практических ситуаций не выполняется, поскольку пластическая деформация в цикле охлаждение — нагрев существенно зависит от механических свойств металла, характеристик его упрочнения при циклическом деформировании, часто™ охлаждения — нагрева и других параметров, которые ,могут существенно влиять на форму петли упруго-пластического гистерезиса. Также необходимо учитывать то, что при термической усталости материала циклическое деформирование происходит в определенном интервале температур и полуциклы нагрева и охлаждения могут оказывать различное влияние на металл.

В дальнейшем для простоты предполагаем, что тело имеет плоскость упругой симметрии x^xz и деформирование происходит в этой плоскости.

Основные характерные особенности явления термической усталости заключаются в следующем [93]: 1) деформирование происходит в условиях, близких к условиям заданной деформации; 2) в течение цикла непрерывно изменяется механическое состояние материала, 3) важную роль играют термоструктурные напряжения, накладывающиеся на поле макронапряжений; 4) вследствие неравномерности нагревов и охлаждений наблюдается существенная локализация деформации; 5) разрушения наступают при значительных знакопеременных пластических деформациях при общем числе теплосмен (циклов), характерном для повторно-статического нагружения.

Представление кривых термической усталости в координатах Де—N целесообразно потому, что в условиях жесткого неизотермического «агружения размах деформаций является единственным постоянным в цикле параметром (до начала значительного формоизменения образца). Деформирование происходит обычно в пластической области; зависимость между напряжениями и деформациями нелинейная, и разгрузка происходит упруго, но

В точке б статическая нагрузка от=370 МПа; атах= =в35 МПа; Omin = 95 МПа. В этом случае материал деформируется пластически в холодном состоянии при растяжении, а в области высоких температур его нагружение сжимающими усилиями незначительно. Таким образом, основное повреждение накапливается в полуцикле растяжения. Наконец, в точке в при статической нагрузке о,п=120 МПа значения отах и отщ равны: 585 МПа в полуцикле растяжения (о0,2 = 600 МПа) и 345 МПа в полуцикле сжатия (ао,2 = 380 МПа). Как видно, деформирование происходит в упругой области; следовательно, повреждае-

По-видимому, роль покрытия при больших и малых уровнях натружения аналогична действию наклепа, что отмечено еще в одной из первых работ Коффина [88]. При испытании на термическую усталость стали 347 на уровне Ае^0,6% ненаклепанный материал имел большую долговечность, а при уменьшении нагрузки положение изменилось на обратное. Это явление можно объяснить следующим образом. Ресурс пластичности у ненаклепанного материала больше, чем у наклепанного, и при Де> >0,6%, когда в каждом цикле возникает пластическая деформация, это обстоятельство является решающим. При меньших значениях Ае деформирование происходит .в упругой области, где долговечность определяется в большей мере характеристиками прочности, а они. выше у наклепанного материала.

На рис. 56 приведены экспериментальные результаты, полученные при испытании чистого и упрочненного обработкой мик-рошариками сплава ЖС6КП при испытании по режиму 100^ ^±870° С. Испытания проводили по пилообразному циклу на-гружения и нагрева, т. е. длительность выдержки в цикле тв = 0. В области малых значений Де (менее 1,06%) материал с наклепом оказывается более долговечным, чем без наклепа; в области значений Де, обусловливающих пластическую деформацию в цикле, наклепанный материал менее долговечен. Пластического ресурса наклепанного материала оказывается недостаточно в случае реализации в каждом цикле некоторой пластической деформации (остаточная деформация еост выше у ненаклепанного материала). В то же время прочностные характеристики ненаклепанного материала выше, а при малых деформациях деформирование происходит в упругой области. Влияние наклепа проявляется сильнее при испытании на длительную термоусталость (тв^=0), когда сопротивление разрушению зависит и от характеристик длительной прочности, ухудшающихся при наличии наклепа.

Роль ресурса пластичности материала, подвергаемого действию циклического нагружения, является определяющей для его работоспособности. Однако для количественной оценки долговечности необходимо учитывать относительную долю исчерпания ресурса пластичности в каждом цикле. Поэтому более пластичные, но менее прочные сплавы показывают большее сопротивление тер'мической усталости в области малых значений долговечности (т. е. при больших уровнях Де), а спла!вы с относительно небольшим ресурсом пластичности (6—7%) оказываются во много раз долговечнее при малых уровнях Ale, когда деформирование происходит в упругой области. Подобное пересечение кривых термической усталости наблюдается также при сравнении долговечности наклепанного и исходного материала, образцов с хрупкими жаростойкими покрытиями и без покрытий.

Опыты показали, что при циклическом нагруженни накапливаются пластические деформации (рис.45). Наиболее интенсивно пластическое деформирование происходит в начальной стадии циклического погружения. С увеличением числа циклов интенсивность роста пластических деформаций умень-

Основной характеристикой перехода стержня в предельное состояние может служить относительное осевое перемещение и= и/иу торцов стержня в момент появления значительных пластических деформаций, которое выражают в долях иу предельного упругого перемещения при условии аэкв = от • Характерным является и уровень нагрузки Оу = а*. При ау < а* упругопластическое деформирование происходит преимущественно в периферийной зоне минимального сечения стержня. Резкое увеличение значений упругопластических деформаций в центральной части стержня, а следовательно, и интенсивное _увеличение относительного перемещения и происходит при нагруз-