Деструкции материала

Рассмотрим взаимодействие наиболее важных промышленных металлов с кислородом. В сварочной технике наиболее часто встречаются сплавы на основе железа — стали самых разнообразных марок и назначений. Общий объем сварных конструкций из стали исчисляется десятками миллионов тонн.

Все это способствовало легализации использования преобразователей ржавчины, их повсеместному распространению, и к настоящему времени наше народное хозяйство получило от их применения экономический эффект, исчисляемый десятками миллионов рублей.

Таким образом, можно отметить, что использование модификаторов ржавчины стало повсеместным и что наше народное хозяйство уже получило от их применения экономический эффект, измеряемый многими десятками миллионов рублей, за счет снижения трудовых затрат при химзащитных работах, а также за счет повышения срока службы покрытий. Однако исследования по раз-

Следует отметить, что представления об истощении нефтяных запасов появились еще в начале нашего столетия, на заре развития нефтяной промышленности, когда добыча нефти исчислялась несколькими десятками миллионов тонн. Это были годы начала борьбы между империалистическими монополиями за нефть, годы начавшейся нефтяной экспансии. Истощением нефтяных залежей в те годы пытались оправдать эту экспансию. Основоположниками представлений об истощении залежей были главным образом специалисты, состоящие на службе англо-американских нефтяных монополий. Эти представления всячески поддерживались и периодически обновлялись и всякий раз не оправдывались. Так, например, в 1942 г. американский специалист Л. Уикс утверждал, что нефтяные ресурсы США иссякнут через 12 лет. С тех пор прошло более трех десятилетий, а добыча нефти в США за это время увеличилась во много раз.

До конца 20-х годов поставки подъемно-транспортного оборудования осуществлялись заводами многопрофильного производства. Такая организационная практика сложилась еще в дореволюционный период, с переходом русских машиностроительных заводов от постройки этого оборудования для собственных нужд к выполнению количественно ограниченных сторонних заказов. Она оказывалась неизбежной в первые послереволюционные годы, определяясь недостаточными производственными мощностями и необходимостью использования имевшегося производственного опыта. Но при огромных масштабах промышленного строительства, начатого к 30-м годам, когда годовая заявочная потребность в различных средствах механизированного внутризаводского транспорта исчислялась уже многими десятками миллионов рублей, подобная практика оказывалась явно не удовлетворяющей ни возраставшим запросам народного хозяйства, ни требованиям ускорения технического прогресса. Импорт грузоподъемных и грузо-транспортирующих машин и заключение договоров с иностранными фирмами об оказании технического содействия в производственном освоении новых типов этих машин отечественной машиностроительной промышленностью, к которым, как к временной мере, было вынуждено прибегнуть Советское правительство, не могли сколько-нибудь существенно улучшить создавшееся положение. Для решения проблемы увеличения выпуска, расширения номенклатуры и совершенствования конструкций подъемно-транспортных машин и устройств все более настоятельной становилась необходимость формирования самостоятельной отрасли машиностроения со специализированными заводами, проектно-конструкторскими, монтажными и научно-исследовательскими организациями.

В заключение сделанного выше краткого обзора состояния радиоэлектроники последнего двадцатилетия отметим, что в связи с огромным усложнением современной аппаратуры, наличием в ней большого числа деталей, измеряемого сотнями тысяч, миллионами, а иногда и десятками миллионов, возникают исключительно важные проблемы повышения ее надежности и осуществления микроминиатюризации. К этому нам еще придется вернуться при рассмотрении задач производства на современном этапе.

Примером такой прогрессивной технологии являются процессы и оборудование непрерывной поперечно-винтовой прокатки заготовок тел вращения — колец, шаров, роликов, валов, созданные коллективом ВНИИМЕТМАШа и внедренные на многих металлургических и машиностроительных заводах страны. Эта новая технология обеспечивает повышение производительности труда в 15—20 раз, изготовление ряда деталей без припуска на механическую обработку, большую экономию металла. Экономический эффект внедрения исчисляется десятками миллионов--рублей.

В заключение надо отметить, что у большинства мобильных сельхозмашин те же недостатки, что и у КСТ-3. Их устранение не требует особых затрат при исправлении конструкций выпускаемых машин и машин действующего парка. В то же время проведение такого рода мероприятий позволит получить экономический эффект, исчисляемый десятками миллионов рублей.

Диспергирование рабочих поверхностей может происходить также в случае жидкостной смазки при большой надежности. Так, поверхность шипа при вращении, переходя из ненагруженной зоны в нагруженную, испытывает переменное давление, влияющее на циклы изгибных напряжений. При высокой частоте вращения и относительно большой длительности работы, когда суммарное число циклов исчисляется десятками миллионов, легко допустить накопление субмикроскопических дефектов даже при весьма низких напряжениях, что в совокупности с адсорбционно-расклинивающим эффектом приводит к износу поверхности при малой интенсивности изнашивания.

Ущерб, причиняемый народному хозяйству гидроэрозией деталей, огромен; он исчисляется десятками миллионов рублей "в год. Кроме того, гидроэрозия металлов значительно затрудняет развитие гидромашиностроения, а в ряде случаев является серьезным препятствием при создании высокопроизводительной техники.

Рис. 1. Хроматограммы газообразных (а, б) и жидких (в, г — эфирный раствор) продуктов деструкции материала В-58 при 400° (а), 300° (в) и 500° С (б, г).

Итак, предельное состояние материала с усталостной трещиной в случае интенсивного коррозионного воздействия подобно по КИН ситуации при обычном процессе усталости и равенстве размеров зон пластической деформации, если доминирующий механизм разрушения материала в вершине трещины остается неизменным. Тем самым подразумевается существование характеристики материала в виде эквивалентного предела текучести материала. Уменьшение работы пластической деформации за счет деструкции материала перед вершиной трещины может быть рассмотрено через снижение предела текучести материала. Это означает, что нестабильное разрушение с меньшими затратами энергии как бы обусловлено уменьшением размера зоны пластической деформации.

доминированием механизма диффузии водорода или совместного влияния этого и других механизмов повреждения материала, когда у вершины усталостной трещины происходит постепенное ослабевание роли одних процессов разрушения и деструкции материала и нарастание интенсивности других процессов.

Величина постоянной скорости роста трещины существенно зависит от частоты приложения нагрузки [126]. Программные испытания аусте-нитной стали AISI4340, выполненные в среде водяных паров с переменной частотой нагружения, показали, что при переходе от частоты 10 Гц к частоте 1 Гц скорость роста трещины дискретно возрастает и остается в среднем постоянной, пока не произойдет переход к 0,1 Гц, когда скорость опять возрастет и останется постоянной. Дальнейшее увеличение частоты до 10 Гц приводит к снижению скорости роста трещины, которая опять остается в среднем постоянной в некотором интервале длины до нового уменьшения частоты нагружения. Частота нагружения влияла на процессы у кончика трещины, которые на переходных (нерегулярных) режимах нагружения не могут быть реализованы в полной мере. Поэтому пока действие одного процесса деструкции материала нарастало, действие другого процесса ослабевало. Интегральный вклад всех процессов после смены частоты нагружения обеспечивал постоянство скорости роста трещины, что соответствует активизации или замедлению процесса мезотуннелирования в агрессивной среде для разных частот нагружения.

Для измерения потери массы в процессе термической деструкции материала при нестационарных режимах нагрева на установке ИМАШ-11 в Институте машиноведения под руководством автора разработаны и изготовлены специальные прецизионные рычажные весы на основе электронно-механического датчика малых перемещений и усилий (механотрона) [80].

что свидетельствует о совпадении числа циклов до разрушения, зафиксированного двумя методами (рис. 31) [103], и правильности представлений о причинах, обусловливающих разрушение поверхностного слоя. Таким образом, интегральная информация об изменении состояния образца в процессе трения, полученная методом измерения электросопротивления, как качественно, так и количественно подтвердила характер накопления пластической деформации в поверхностных слоях стали 45, выявленный методами рентгеновского анализа. Следует отметить, что в отличие от ширины дифракционных линий электросопротивление очень чувствительно к нарушению сплошности материала. Любое уменьшение эффективного сечения образца (например, за счет образования микротрещин) приводит к увеличению электросопротивления. Некоторая тенденция к росту необратимой составляющей электросопротивления по мере роста числа воздействий индентора •свидетельствует о деструкции материала (см. рис. 30).

Первое предельное состояние заключается в нарушении сплошности защитного покрытия; оно проявляется в образовании трещин, сколов, пор и других дефектов, через которые осуществляется непосредственный контакт агрессивной среды с защищаемой поверхностью. Нарушение сплошности, как правило, имеет местный или локальный характер, так как бывает вызвано различного рода механическими напряжениями, возникающими в системе металл — покрытие. Однако возникают ситуации, когда нарушение сплошности (разрушение) наступает практически по всей поверхности, например при химической или термической деструкции материала покрытия в случае интенсивного абразивного или эрозионного износа. Нарушение сплошности покрытия является наиболее опасным видом отказа, при котором дальнейшая эксплуатация конструкции невозможна: требуется ремонт в случае местных повреждений или замена покрытий в случае повреждения большой части поверхности. Первое предельное состояние распространяется на все типы полимерных покрытий и все виды оборудования с покрытиями.

Солнечная радиация даже в земных условиях, где она обладает .значительно меньшей интенсивностью, чем в космосе, оказывает большое влияние на структуру и св-ва неметаллич. материалов, к-рые в осн. имеют органич. природу. В космосе этот эффект усиливается, причем приходится считаться не только с испарением, но и циклич. нагревами, вызывающими термич. напряжения, к-рые способствуют растрескиванию. При радиац. воздействии на неметаллич. материалы имеют значение все частицы, несущие с собой энергию. Независимо от характера облучения, решающим фактором является количество энергии. Изменение химич., физич. и меха-нич. св-в неметаллич. материалов связано с протеканием при облучении двух осн. необратимых процессов: а) распадом молекул, их деструкцией, при этом прочность понижается; б) «сшиванием» цепочек молекул, вследствие появления поперечных связей между ними, при этом прочность и теплостойкость увеличиваются, а пластичность уменьшается. Эти две необратимые реакции могут идти одновременно с преобладанием одной из них на том или ином этапе облучения (напр., деструкции материала при длит, радиации). Образование нового вида межатомной связи (поперечной связи) у мн. неметаллич. материалов можно рассматривать как следствие ионизации, к-рая сравнительно легко возникает у этих материалов при различных видах облучения.

ется) из-за частичной деструкции материала в зоне шва.

Чем выше твердость Я материала и относительное удлинение 6 при разрыве, тем выше износостойкость. • .Влияние окружающей среды неоднозначно, например воздействие солнечного излучения на полиамид 6 может привести вначале к повышению твердости и износостойкости, а при больших дозах — к деструкции материала и усилению интенсивности изнашивания. Действие среды благоприятно, если оно локализовано в тончайших поверхностных слоях тел и обеспечивает положительный градиент механических свойств [19].

При экслуатации резиновой детали под влиянием тепла, света, радиации развиваются химические процессы старения, приводящие к образованию новых связей — структурированию материала и к разрыву межмолекулярных и внутримолекулярных связей — деструкции материала. Механические воздействия активируют эти процессы, что особенно проявляется в уплотнительных деталях подвижных соединений. Структурирование и деструкция сопровождаются накоплением необратимой остаточной деформации, повышением или понижением твердости, потерей эластичности и растрескиванием материала, которые являются внешним проявлением процесса старения эластомера. Накопление остаточной деформации при старении иногда называют химической релаксацией. Свойственную высокоэластичности релаксацию называют физической релаксацией. Физическая релаксация завершается через часы-сутки и является обратимым процессом. Химическая релаксация в нормальных условиях эксплуатации развивается в течение нескольких лет и является необратимым процессом. Так как при высоких температурах старение может протекать очень быстро, температурный режим эксплуатации является важнейшим фактором при определении времени работоспособности эластомерных материалов.