Усталостная микротрещина
Cтраница 1
Усталостные микротрещины обычно образуются на поверхности и затем развиваются вглубь тела изделия. В цилиндрических стержнях, работающих при циклических знакопеременных нагрузках, трещины располагаются в плоскости, перпендикулярной к осевой линии стержня. [1]
Усталостные микротрещины при скольжении располагаются не радиально, а вытягиваются в направлении сил трения. Поэтому отстающий цилиндр обладает меньшим сопротивлением усталости. Ускорение развития трещин при работе в масле не означает, что без масла разрушение рабочих поверхностей замедлено. Во-первых, масло образует на поверхности защитные пленки, которые частично или полностью устраняют непосредственный металлический контакт и уменьшают трение. При контакте через масляную пленку контактные напряжения уменьшаются, срок службы до зарождения трещин увеличивается. Во-вторых, при работе без масла увеличивается интенсивность абразивного износа, который становится главным критерием работоспособности и существенно сокращает срок службы. [2]
Усталостные микротрещины при скольжении располагаются не ра-диально, а вытягиваются в направлении сил трения. Поэтому отстающий цилиндр обладает меньшим сопротивлением усталости. Ускорение развития трещин при работе в масле не означает, что без масла разрушение рабочих поверхностей замедлено. Во-первых, масло образует на поверхности защитные пленки, которые частично или полностью устраняют непосредственный металлический контакт и уменьшают трение. При контакте через масляную пленку контактные напряжения уменьшаются, срок службы до зарождения трещин увеличивается. Во-вторых, при работе без масла увеличивается интенсивность абразивного износа, который становится главным критерием работоспособности и существенно сокращает срок службы. [3]
Образование усталостных микротрещин может происходить и по другому механизму. [4]
Возникновению усталостных микротрещин на рабочей поверхности образцов, как показывают металлографические данные, предшествует образование линий и полос скольжения на отдельных зернах аналогично основному металлу. Однако в случае дефектных сварных швов полосы скольжения на них возникают раньше, т.е. уже после 300 - 500 циклов нагружения и, в первую очередь, вблизи дефектов. При дальнейших на-гружениях происходит коагуляция полос скольжения и образование сети микротрещин. [5]
Важно отметить, что усталостные микротрещины независимо от их числа не являются инициаторами хрупкого разрушения при последующем растяжении. Об этом свидетельствуют как относительное пространственное расположение вскрытых поверхностей усталостных микротрещин и фасеток микроскола так и направление линий речного узора на ближайших к усталостным микротрещинам фасетках микроскола. В качестве примера на рис. 2.15 а показан участок поверхности излома с фасетками микроскола и криволинейной поверхностью усталостной микротрещины: видно, что трещина скола, распространяясь справа налево на разных уровнях, пересе - кает поверхность усталостной микротрещины, расположенную под углом к плоскости хрупкого излома и уходящую в глубь образца. [7]
Число очагов, где зарождается усталостная микротрещина, зависит от величины напряжений а, действующих в изделии: если их величина мало превышает предел выносливости, то число очагов обычно равно единице. [8]
Следует отметить, что зарождение усталостных микротрещин на образцах вблизи дефектов происходит в зернах феррита, а дальнейший их рост протекает уже по границам зерен перлита и феррита. [9]
В этом случае, очевидно, усталостные микротрещины будут развиваться медленнее, чем в испытаниях, поставленных по первой схеме. [10]
 |
Эпюра контактных напряжений ( / - масляный клин. [11] |
Циклическое действие контактных напряжений способствует развитию усталостных микротрещин на рабочих поверхностях. Силы прения сдвигают металл, а масло высокого давления заполняет раскрытые трещины. На рабочей поверхности катка появляются мелкие раковины. Для предотвращения усталостного выкрашивания производят расчет на контактную прочность. При этом повышение твердости поверхностей катков обеспечивает более высокие допускаемые контактные напряжения. [12]
На самых ранних стадиях процесса формирования зародышевых усталостных микротрещин происходит их притупление за счет пластического деформирования при обратном нагружении. Поэтому микротрещины после зарождения растут стабильно ( из-за притупления напряжения в их вершине меньше теоретического предела прочности ат. Условие нестабильного роста микротрещин выполняется при значительном увеличении их длины. [13]
 |
График микротвердости вблизи кромки разрушения образцов стали марки 16ГФР.| График остаточных микроискажений кристаллической решетки вблизи кромки разрушенных образцов труб из стали марки 16ГФР. [14] |
Эти факты еще раз показывают на распространение усталостных микротрещин по локально-охрупченным областям металла труб как по направлениям наименьшего сопротивления. Кроме того, характер возникновения и развития усталостных трещин вблизи коррозионных дефектов указывает на наличие эффекта соста-ренности металла в этих локальных областях, т.е. в окрестности коррозионных язв, которые возникли на стенках труб в процессе эксплуатации нефтепроводов. На этих образцах были измерены остаточные микронапряжения по уширению рентгеновских дифракционных линий. Как видно из графика ( рис. 80), значение упругих микроискажений с увеличением числа циклов возрастает и достигает максимума ( Ad / d 8 5 х х 1 ( Г4) примерно после 500 - 600 циклов. При дальнейшем на-гружении значение остаточных напряжений также уменьшается, что связано с возникновением микротрещин, т.е. с релаксацией напряжений. [15]
Страницы: 1 2 3 4 5