Аналіз причин зламу з вигляду поверхні руйнування

По напрямку зламу можна судити про те, яка перевантаження викликало руйнування (перевантаження розтягання, вигину або крутіння).

Якщо при аналізі зламу буде неправильно визначена його причина, то проведені заходи щодо виключення можливості появи такого руйнування в інших подібних деталей можуть не тільки не дати позитивного ефекту, але привести навіть до зниження надійності.

Характер зламів при розтяганні деталей.

Крихкий злам розташовується перпендикулярно осі навантаження, що розтягує. Такий злам виникає в крихких матеріалів (наприклад, чавуну), а також при неможливості деформації через різні надрізи, наявності в деталей різних діаметрів у поздовжньому перетині і т.п.

Злам від зрушення на деталях із в’язких матеріалів проходить під кутом 45° до осі навантаження.

Характер зламів при згинанні деталей.

Злами згинаючим навантаженням характеризуються дуже складними видами поверхні руйнування. Має місце більш складний розподіл напруг, чим при розтяганні. У цьому випадку на вигнутій стороні деталі виникають напруги, що розтягують, а на протилежної - стискаючі напруги.

Чіткий поділ зламів при вигині на крихкі і злами від зрушення неможливо. По напрямку волокон на поверхнях при динамічних зламах можна судити про напрямок зламу. Вихідна точка зламів від утоми при вигині легко знаходиться по лініях розвантаження.

Злами від утоми при вигині підрозділяють на однобічні, двосторонні і злами при круговому вигині. Круговий злам від утоми виникає на обертових деталях, що працюють на вигин. У цьому випадку кілька тріщин, розташованих по діаметру, поєднуються, унаслідок чого зона остаточного зламу розташовується близько до центра круглої деталі.

Іноді доцільно підрозділяти злами при вигині на прості і складні.

До простих зламів звичайно відносяться злами, що викликаються однією тріщиною.

Простий злам починається в точці на поверхні через наявність окремих дефектів.

Складний злам відбувається в результаті дії двох або більш тріщин, що розповсюджуються на різних точках на окружності перетину і надають спільний ефект на вид зламу.

Тому що найчастіше вихідні тріщини не знаходяться на одній площині перетину, то поверхня зламу в перетинання зламів від різних тріщин утворить уступи.

Характер зламів при скручуванні деталей.

Крихкі злами при скручуванні відбуваються під кутом близько 45° відносно до осі деталі (при відсутності в деталі гантелей, виточень і т.п.). Поверхня зламу нерівна, грубозерниста. Якщо в тягнених сталях з високою міцністю, термічно поліпшених розташування волокон яскраво виражене через різні включення, то крихкий злам проходить у граничному напрямку через концентрацію внутрішніх напружень. Небезпека руйнування може бути зменшена застосуванням більш в’язких матеріалів або більш інтенсивним відпуском термічно поліпшених сталей.

Злам від зсуву при крутінні. Структура зламу рівна, гладка, з яскраво вираженим пластичним скручуванням. Уникати цих видів зламу можна шляхом підвищення границі текучості.

Злами від утоми при крутінні на гладких валах представляють крихкий злам під кутом 45° навіть при в’язких матеріалах, наприклад, на дрібно-шліцьових валах. Фронт зламу від утоми часто проходить навіть поперек деталі. При цьому від кожної основи шліца проходять часткові злами, що йдуть по радіусі до центра поперечного перерізу.

Повзучість - це явище, що полягає в тім, що метал, навантажений (працюючий) при високій температурі, дуже повільно, але безупинно деформується під впливом постійних у часі напруг.

Розрізняють три стадії процесу повзучості.

При додатку навантаження відбувається миттєва деформація виробу, не зв'язана з процесом повзучості (ділянка АВ). Ця деформація в залежності від величини навантаження може бути пружної і пружної-пластичної. Ділянка AB характеризує деформацію з убутною швидкістю; він називається стадією несталої повзучості. На ділянці ВР пластична деформація наростає з постійною швидкістю; він називається стадією сталої повзучості. Третя стадія (ділянка СD) характеризується швидкістю повзучості, що збільшується, що продовжується до руйнування виробу. При високих температурах і напругах друга стадія повзучості може бути відсутня; у цьому випадку перша стадія безпосередньо переходить у третю.

Опірність повзучості оцінюється сумарною деформацією за термін служби або швидкістю повзучості.

Умовною межею повзучості називається напруження, що викликає при визначеній температурі задану швидкість повзучості в другій стадії процесу.

Для пояснення процесу повзучості існує кілька теорій.

Найкраще наближення до експериментальних даних дає теорія наклепу і рекристалізації.

Відповідно до цієї теорії початкова стадія повзучості обумовлена тим, що не всі зерна металу включилися в процес зміцнення і знезміцнення; при цьому процес зміцнення переважає над знезміцненням. З цих причин у міру поширення процесу на більшу кількість зерен швидкість повзучості зменшується.

На другій стадії кількість зміцнених через наклеп зерен порівнянна з кількістю знезміцнених через рекристалізацію зерен.

На третій стадії нагромадження деформацій прискорюється: у пластичних матеріалів відбувається локалізація пластичної деформації й утвориться шийка, у крихких матеріалах відбувається розвиток тріщин.

При великих напругах і щодо низьких температурах нагромадження деформації через повзучість відбувається переважно по зсувному механізму, тобто шляхом ковзання.

При багаторазово повторюваних температурних навантаженнях спостерігається термічна утома металу.

Повзучість і термічна утома, як правило, взаємодіють один з одним і обидва види цих руйнувань відбуваються одночасно. При цьому напруження, що викликають руйнування, можуть бути значно менше тимчасового опору при даній температурі.

Здатність матеріалу пручатися руйнуванню при впливі високої температури і напруг характеризується межею тривалої міцності при даній температурі.