Cтраница 3
Сопротивление усталости в условиях фреттинга существенно зависит от условий нагружения, в первую очередь, от давления р и амплитуды перемещения а. На рис. 1 показан график потери усталостной прочности при испытании на изгиб с вращением образцов из стали и титана. Наибольшая потеря прочности обоих материалов наблюдается при таких сочетаниях р и а, при которых в зоне контакта преобладает процесс схватывания; наименьшее снижение имеет место при преобладании абразивного износа. [31]
Уменьшение степени разрушения от фреттинга стальной и медной поверхностей при повышении температуры ( по крайней мере в области от 20 до 300 С) со всей очевидностью указывает на защитную роль окисления. По-видимому, это происходит благодаря исключению межметаллического контакта на ранней, адгезионной, стадии фреттинга; уменьшение степени разрушения при хорошей обработке поверхности подтверждает это утверждение. В то же время действие знакопеременной нормальной нагрузки сводит к нулю благоприятное действие защитной глазури. Интересно отметить, что температурная зависимость частоты вибрации одинакова и для комнатной, и для несколько повышенных температур, при которых образуется глазурь. [32]
Как только трещины от фреттинга достигают соответствующей длины, долговечность детали начинает зависеть от скорости, с которой они могут развиваться на стадии II в соответствии с указанным выше механизмом. На эту стадию процесса оказывают влияние те же самые особенности внешней среды, что и при обычном усталостном разрушении. Длина трещин, образованных при фреттинге, определяет нижний уровень напряжений, при котором они могут расти, и, следовательно, новый предел усталости. Когда активная коррозионная внешняя среда снова изменит установившийся предел усталости, небольшие неразвивающиеся трещины недолго останутся скрытыми. [33]
Разрушение деталей машин вследствие фреттинга может проявляться в виде коррозионного разрушения поверхности при фрет-тинг-коррозии, образования недопустимых зазоров в местах соединений или изменения размеров деталей при фреттинг-износе и в виде ускорения процесса усталостного разрушения при фреттинг-усталости. [34]
Условия, которые благоприятствуют фреттингу, можно также считать благоприятными для развития процесса усталости металла и образования усталостных трещин. Такие трещины часто возникают на участках поверхности, где имел место фреттинг. [35]
Минимизация или предотвращение повреждений вследствие фреттинга в каждом конкретном случае использования конструкции должны рассматриваться в качестве отдельной проблемы, поскольку меры, дающие положительный эффект в некоторых ситуациях, в других случаях могут значительно ускорять процесс повреждения. Например, для соединения, которое не должно допускать относительных смещений соединенных деталей, иногда возможно уменьшить или предотвратить фреттинг, увеличивая нормальное давление до такой степени, что любые относительные смещения становятся невозможными. Однако, если увеличение давления не позволяет полностью исключить относительное смещение, в результате может произойти значительное увеличение вызываемого фреттингом повреждения, а не предотвращение фреттинга. [36]
При определении долговечности в условиях фреттинга с использованием размаха полной деформации корректировать упругую составляющую размаха в первом приближении не следует и можно использовать данные формулы (6.84), полученные в испытаниях гладких цилиндрических образцов. [37]
При вибрационном трении в условиях фреттинга схватывание поверхностей происходит при аномально малых нагрузках, в сотни и тысячи раз меньших, чем при однонаправленном трении скольжения. МК-8 в паре шар - плоскость из стали ШХ-15 при контактно-вибрационном трении с частотой 50 Гц и амплитудой 0 01 мм схватывание возникает и устойчиво воспроизводится при нагрузке 1 Н, При однонаправленном трении с соответствующей скоростью скольжения 2 мм / с нагрузка схватывания 3500 И. Причина этого явления состоит прежде всего в затруднении доступа смазочной среды в зону контакта, особенно в случае если амплитуда проскальзывания меньше половины размера площади герцевского контакта. При этом образуется зона постоянного контакта трущихся поверхностей, к которой проникновение смазочной среды затруднено и где создаются условия невосполнимого разрушения смазочных и окисных пленок. Энергия, необходимая для активации металла и схватывания в зоне постолкпого контакта, практически определяется энергией активации схватывания для ювенильного металла. [38]
Установлено [208, 209], что продукты фреттинга формируются в изломе при различных видах нагружения, формах трещин и размерах образцов на всех стадиях стабильного роста усталостной трещины, включая стадию образования усталостных бороздок. Следует отметить, что в припороговой области разрушения они занимают большие по площади участки излома, так что переход к стадии образования усталостных бороздок макроскопически легко фиксируется по смене цвета излома. На начальной стадии разрушения излом темный, а при подавляющей доле продуктов фреттинга практически черный и далее приобретает светлый оттенок, что указывает на резкое уменьшение доли продуктов фреттинга в изломе. На начальной стадии роста трещины в припороговой области наблюдаются в основном продукты окисления материала в виде плотных пленок. [39]
Приняты ли меры предосторожности против фреттинга. Эффективны ли и доступны ли при обслуживании устройства для смазки. [40]
Поскольку все материалы чувствительны к фреттингу, он очень часто наблюдается в устройствах и машинах, где имеет место вибрация. Соединения, полученные горячей посадкой и прессованием, болтовые и шпоночные соединения, зубчатые колеса со шпоночным креплением, опорные поверхности колец подшипников качения, шарики и подвижные кольца шарикоподшипников и даже электрические контакты подвержены разрушению рассматриваемого вида. Фреттинг может не только вызывать серьезные изменения в размерах соприкасающихся вибрирующих элементов конструкций, изготовленных с большой точностью, но и серьезно понизить усталостную прочность элементов конструкции. [41]
Необходимо учитывать, что при фреттинге действует ряд дополнительных факторов, отсутствующих при протекании процесса усталости образцов с концентраторами напряжений. Это - механическое истирание поверхности, часто электроэрозия и основной, по-видимому, фактор - фреттинг-коррозия. При некоторых условиях работы деталей, в частности, в электролитах или в атмосферных условиях, к фреттинг-коррозии добавляется щелевая коррозия, еще больше снижающая усталостную прочность детали. При фреттинг-усталости наиболее опасны небольшие амплитуды скольжения, которые характерны для большинства сопряженных деталей. [42]
С - Ре20т, при фреттинге в условиях смазки сохраняются при амплитуде проскальзывания заведомо больше 100 мкм, вплоть до нескольких миллиметров. [43]
Положим, что износ при фреттинге характеризуется изменением шероховатости в основном в результате увеличения глубины впадин. [44]
Влияние напряженного состояния детали при фреттинге для некоторых различных случаев [16] показано на рис. 14.5, включая случаи действия растягивающего и сжимающего статических средних напряжений цикла при фреттинге. Из рассмотрения приведенных на рис. 14.5 результатов следует интересный вывод, что фреттинг в условиях действия сжимающего среднего напряжения, либо статического, либо циклического, сильно снижает усталостные характеристики материала. Это на первый взгляд не согласуется с тем, что сжимающие напряжения благоприятно сказываются при усталостном нагружении. Однако установлено [17] ( рис. 14.6), что сжимающие напряжения при фреттинге, значения которых приведены на рис. 14.5, в действительности приводят к возникновению локальных остаточных растягивающих напряжений в зоне фреттинга. Аналогично растягивающие напряжения при фреттинге, значения которых приведены на рис. 14.5, служат причиной возникновения локальных остаточных напряжений сжатия в зоне, подвергнутой фреттингу. Эти локальные напряжения сжатия впоследствии благотворно сказываются на минимизации повреждений при фреттинг-усталости. [45]