6

Відмовлення деталей через утрату міцності

Найбільш типовим виходом з ладу устаткування, машин і приладів є механічне руйнування, знос і корозія.

Міцність — властивість матеріалу у певних умовах і межах пручатися руйнуванню, а також зміні форми під дією зовнішніх або внутрішніх навантажень.

Параметрами міцності є межі міцності, пропорційності, плинності, повзучості, витривалості й ін.

Деформація — це зміна форми або розмірів виробу або його частини під дією зовнішніх сил, при нагріванні, охолодженні, зміні вологості і т.п.

Розрізняють два види деформації: пружну, зникаючу після усунення впливів, що викликали деформацію, і пластичну, що залишається після видалення навантаження.

Відмовленням по параметрах міцності можуть бути події, зв'язані з одержанням неприпустимої величини деформацій або з руйнуванням деталі.

По виду поверхні руйнування злами підрозділяються:

Крихкий злам - злам без ознак макроскопічних пластичних деформацій.

Такий вид зламу виникає при руйнуванні в умовно пружній зоні деформування. Однак при цьому варто мати на увазі, що у вершини крихкої тріщини, що поширюється, у металах виникає локальна пластична деформація. Крихке руйнування поширюється з великою швидкістю, порівнянної зі швидкістю поширення звуку в даному матеріалі.

Руйнування відбувається по границях зерен, викликаючи міжкристалітне руйнування або уздовж певних кристалографічних площин зерна (площини відколу), викликаючи транскристалітне руйнування.

Крихке руйнування відбувається в тих випадках, коли з'являються фактори, що перешкоджають пластичним деформаціям. Це може мати місце при зміні під впливом експлуатаційних навантажень, властивостей матеріалу (виділення крихких карбідів, нагромадження ушкоджень від утоми, поява крихкості границь зерен і т.п.) або через наближення напруженого стану до тривісного.

Крихке руйнування відбувається, як правило, миттєво без видимих попередніх змін стану об'єкта.

В’язкому зламові передує макроскопічна пластична деформація, викликана зрушенням у площинах ковзання або площинах відколу і по границях зерен. Розрізняють:

Волокнистий злам - площина зламу перпендикулярна до напрямку максимальних напруг, що розтягують. Цей злам утвориться в умовах плоского деформованого стану.

Руйнування зсувом - площина зламу нахилена під кутом 45°. Цей вид зламу утвориться при об'ємному напруженому стані.

У залежності від швидкості зростання навантажень злами підрозділяються на динамічні, від перевищення межі міцності й від утоми.

До динамічних, відносяться злами, що відбуваються раптово під дією перевантажень або удару.

Серед динамічних зламів варто розрізняти крихкі злами з грубозернистою поверхнею матеріалів, що практично не деформуються і в’язкі злами від зсуву, із гладкими поверхнями, що проходять по напрямку максимального дотичного напруження і пов'язані зі значною пластичною деформацією.

До зламів від утоми відносяться злами під дією перемінних навантажень, коли руйнування настає після дії великого числа циклів навантажень.

Звичайно на поверхні зламу від утоми можна розрізнити п'ять характерних зон.

1. Фокус зламу — мала локальна зона, близька до точки виникнення початкової макроскопічної тріщини утоми.

Звичайно фокус зламу розташовується на поверхні деталі в місцях концентрації напруг або поверхневих дефектів. Якщо в тілі деталей були внутрішні дефекти або деталі піддавалися поверхневому зміцненню, фокус зламу може розташовуватися усередині деталі.

2. Вогнище руйнування - невелика зона, що прилягає до фокуса зламу.

При великих напругах може бути кілька вогнищ руйнування. На поверхні зламу ця зона має найбільші блиск і гладкість. Лінії втомлення на вогнищі руйнування звичайно відсутні.

3. Ділянка вибірквого розвитку відповідає зоні розвиненої тріщини утоми.

У цій зоні видні характерні ліні утомиї, що хвилеподібно розходяться від вогнища руйнування. Форма ліній утоми залежить від форми деталі і характеру навантаження. Напрямки розвитку тріщини можуть відхилятися від первісного. При цьому утворяться зародки тріщин, що розвиваються в іншому напрямку, називані іноді пасинковими. Від їхнього злиття утворяться вторинні сходинки і рубці.

4_Ділянка прискореного розвитку тріщини є перехідною зоною між ділянками розвитку тріщини від утоми і зоною долому.

Ця зона утвориться протягом декількох циклів, що передують остаточному руйнуванню.

5. Зона долому характеризується ознаками макроскопічного крихкого руйнування.

Злами, викликані перевищенням межі міцності, займають проміжне положення між динамічними й від утоми.

Вони характеризуються великою поверхнею остаточного зламу, а також наявністю на поверхні зламу окремих, минаючих на великих відстанях ліній розвантаження або уступів.