TMOKP

8 КОНТАКТНАЯ УСТАЛОСТЬ. ФАКТОРЫ, СНИЖАЮЩИЕ ПРЕДЕЛЫ КОНТАКТНОЙ УСТАЛОСТИ

Контактная усталость – это величина контакт-

ного давления при заданном числе циклов нагружения не приводящая к питтингованию. Трещина может образоваться на поверхности или на глубине, но чаще на границе зерен. На мягких поверхность эти трещины залечиваются (заплываются). Выкрашивание твердых рабочих поверхностей не бывает ограниченным, там не может быть залечивания. Отслоение корочки бывает при неправильном азотировании, цианировании, закалке. Наличие смазки может ускорить разрушение. Как только образовалась микротрещина она заполняется жидкостью или ПАВ за счет капиллярного эффекта.

Для повышения контактной усталостной прочности необходимо:

-повышать прочность пов-го слоя детали

-увеличивать остаточные напряжения сжатия в поверхностном слое

-снижать градиент остаточных напряжений

-снижать шероховатость

-повышать твержость

Все эти качества дает поверхностное пластическое деформирование (ППД).

Шлифование уменьшает контактную выносливость.

9 ВЛИЯНИЕ МИКРОГЕОМЕТРИИ ПОВЕРХНОСТИ НА ХАРАКТЕР ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТРУЩИХСЯ ТЕЛ

Микрогеометрия хар-ся волнистостью. Если шаг волны к высоте волны больше 50, то волнистость присутствует.

Волнистость влияет на износ, герметичность соединений, величину несущей поверхности.

Волнистость нужно сводить к минимуму (стр 4 сверху; стр 6 в центре).

10 ВЛИЯНИЕ МАКРОГЕОМЕТРИИ ПОВЕРХНОСТИ НА ХАРАКТЕР ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТРУЩИХСЯ ТЕЛ

Макрогеометрия – единичное регулярно повторяющееся отклонение пов-ти от номинальной формы. Она приводит к: - неполному контакту сопрягаемых пов-й,

-увеличению удельной нагрузки,

-быстрому износу,

-большой длительности приработки.

Это биение, неперпендикулярность, непараллельность, выпуклость, вогнутость, бочкообразность.

Опорная поверхность (стр 4 в центре). Опорная кривая определяет:

удельное давление,

интенсивность изнашивания,

степень сближения трущихся поверхностей,

маслоемкость пов-й

11 ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Напряжения остаточные, т.к они возникают после внешнего нагружения.

Причины возникновения о.н.:

1 (Рис усадочной решетки) Из-за неравномерного и разновременного протекания усадки литых деталей

втонких - напряжения сжатия

втолстых – напр-я. растяжения

Необходимо выровнять скорость кристаллизации.

2 Из-за структурных превращений (по таблице)

Разные структуры занимают разный объём (Феррит, Аустенит, Перлит, Мартенсит, Углерод, Цементит)

3 Из-за влияние теплового фактора

Если действующие напряжения б. сжатия то о.н. - противоположного знака. В верхнем слое возникнут напряжения, только тогда если действующее напряжение в нём превысит предел текучести

4 Силовой фактор

Т.о под действием силового фактора во внешнем слое во внешнем слое возникают преимущественно напряжения сжатия. При пластическом деформировании Ме становится более «рыхлым» (т.е. удельный объём увеличил на 0,3-0,8%) О.н. м. расставить в порядке убывающей значимости 1 фазовые 2 тепловые 3 усадочные 4 от силового фактор

5в результате азотирования пов-ти (объём увел на 25%) – возникают напряжения сжатия. Сам слой сжат, а ниже лежащие слой растянуты.

6Из-за линейного или объёмного температурного расширения

При остывании фер-перл. чугуна феррит и перлит, имеющий большой коэф. α хочет увел в объёме, а графит (α<в4р) практически не снижается – пространство около графита б. растянуто , а сам графит б. сжат

7Правка (рихтовка)

Под действием силы Р в детали м. создать напряжения превосходящие предел текучести.

После снятия нагрузки в отрихтованном стержне возникнут о.н. сбалансированные.

Методы снятия напряжения (Релаксация) 1 естественное старение. 80% остальных не хватает для коробления 2 искусственное старение нагрев выдержка медленное охлаждение 3 виброобработка о.н складываются с действующими тем самым активиз. микропласт деформации 4 термоудар - нагрев тонких стержней 5 ультразвук и импульсная обработка

13 СУЩНОСТЬ ЭФФЕКТА РЕБИНДЕРА

Поверхностные вещ-ва отсорбируются проникая в микротрещины разрушают поверхностный слой и пластифицируют его. Сущность явления заключ-ся в облегчении деформирования и разрушения твёрдых тел благодаря снижению их свободной энергии. Эффект м. появляется 2х формах: отсорбционного пластифицирования (облег. пластич. деформ.), отсорбционного понижения прочности вплоть до диспергирования твёрдых тел (т.е размельчения) Поверхность Ме обладает избыточной поверхностной энергией – молекулы поверхности притягивают молекулы среды, чтобы понизить энергию. Притягивает так сильно, монослой становится квазикристолическим и быстрее всех прит-ся молекулы О2 Они взаимодействуют с поверхностью – возникает плёнка окисла – на плёнку притягиваются молекулы среды (особо активные ПАВ и ХАВ).

* Закономерности Эффекта: 1 действие среды специфично для каждого материала 2 изменение мех. св-в наблюдается сразу после контакта с ПАВ 3 для эффекта необходимо очень малое количество ПАВ 4 эффект появляется появляется при совместном действии ПАВ и мех. напряжения 5 наблюдается обратимость эффекта.

14 ВЛИЯНИЕ ПАВ НА СВ-ВА МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ

ПАВ – жирные кислоты, спирты Экспериментально установлено, что ПАВ влияет на усталостную прочность «-», т.к. есть расклинивающее действие. При налом давлении площадь контактов мала. Но в участках контакта происходит сваривание поверхностей и срез более мягкого Ме. При больших давлениях число контактов велико, поэтому при тангенциальном перемещении возникает пластическое течение в поверхностном слое Ме. Внешне трение при высоком давлении переходит во внутренне более пластич. Ме. В этом случае нельзя говорить о внешне трении, там нет скольжения поверхностей. Если внвнутр. трение высокое, то произойдёт схватывание поверхностей. Чтобы его предотвратить надо обеспечить чтоб тончайший поверхностный слой имел низкое сопротивление сдвигов. Смазка содержащая ПАВ пластифицирует тонкий слой, снижает его предел текучести, облегчает сдвиг образование. Специально наносят пластич. материал, чтоб в нем происходил сдвиг

(Ме,Мо).

15 ВИДЫ ДЕФЕКТОВ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ РЕШЕТОК МЕТАЛЛОВ

Дефекты кристаллов: точечные (внедренный атом), линейные. (стр 6а)

Металлы образуют твердые растворы внедрения и замещения (стр. 6а, низ).

Р-ры внедрения образуются тогда, когда атомные размеры растворимого элемента значительно меньше атомных размеров растворителя. Происходит искажение кристаллической решетки.

Перемещаясь беспорядочно вакансии скапливаясь образуют другой вид дефектов, который называется дислокация. Это не точечный, а линейный дефект. Дислокации бывают краевые и винтовые.

Краевую дислокацию можно представить себе как в совершенную кристаллическую решетку вставлена добавочная атомная плоскость. (страница 6б) Винтовую дислокацию можно представить. (на рисунке 6б)

16 МЕХАНИЗМ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛОВ. ВЛИЯНИЕ ПЛОТНОСТИ ДИСЛОКАЦИЙ НА МЕХ СВ-ВА МЕТАЛЛОВ

(рисунок 6в).

Двойникование – это пластическая деформация, осуществляется скольжением. Происходит по плоскостям и направлениям с наиболее плотной упаковкой атомов.

Расчеты показали что сдвиг одновременно всех атомов в плоскости даже на величину одного параметра решетки потребовал бы невероятно больших напряжений. Для железа модуль сдвига был бы равен 830000МПа. Для алюминия модуль сдвига был бы равен 27000МПа. Объяснить это явление стало возможным из-за особенностей поведения дислокаций под воздействием внешней нагрузки. Введем понятие плотность дислокации.

Плотность дислокации – это суммарная их длин-

на в единице объема. По экспериментальным данным в хорошо отожженном металле плотность дислокации достигает 106…107 см-2. (10км)

Под действием касательных напряжений происходит незначительная перестановка атомов на величину одного межатомного расстояния (рисунок страница 6в). В новом положении дислокация опять находится в не равновесном положении, она будет перемещаться и выйдет на поверхность кристалла в виде ступеньки.

Таким образом пластическая деформация осуществляется благодаря наличию дислокаций если бы дислокации не было, то не было бы пластической деформации. Дефекты снижают прочность материала. Для

повышения прочности необходимо уменьшить количество дефектов. При исследовании металлических усов (нитевидные кристаллы толщиной до 2х микрометров) оказалось что они имеют почти теоретическую прочность, но как только диаметр усов увеличили прочность резко падает.

Для движения дислокации нужен простор. Точечные дефекты, границы зерен, и сами дислокации. Для того чтобы повысить прочность нужно увеличить плотность дислокаций (рисунок 6г внизу). Скопление дислокаций (страница 6г вверху), из-за группирования дислокаций.

Дислокации берутся:

1. Образуются в процессе кристаллизации, после

затвердевания отливки плотность дислокации 106…108 см-2

2.В процессе пластической деформации. При наклепе плотность дислокации возрастает до 1012 см-2.

Для уменьшения дислокации необходимо провести отжиг.

Нужны ли дислокации?

1.Дислокации – носители пластичности металлов.

2.Определяют прочность на сдвиг

3.Благодаря деформации увеличивается прочность, стойкость, износостойкость.