3.3 Модельні уявлення впливу структури на процеси руйнування в зоні контакту матеріалу форми – рідке скло.

На рисунку 3.9 схематично показано руйнування поверхні на яку виходять включення графіту пластинчастої, вермикулярної і кулеподібної форми. В усіх випадках корозія проходить переважно по включенням графіту, які швидше в порівнянні з металевою матрицею руйнуються механічно і окислюються. В першому випадку (при наявності пластинчастих включень) завдяки значному видовженні пластин графіту процеси руйнування легко переміщуються з поверхні в глибину металу. У випадку кулеподібного графіту, відсутності контакту між його включеннями, перешкоджає проходженню корозії в глибину металу [37].

Рис. 3.9 Схема руйнування робочої поверхні склоформи виготовленої із чавуну з пластинчастим (а, г), вермикулярним (б, д), і кулеподібним графітом (в, е); а, б, в – до початку експлуатації; г, д, е – в процесі експлуатації;

1- металічна матриця; 2 – графіт; 3- продукти високотемпературної корозії.

В той же час порівняно великі глобули графіту сприяють створенню на поверхні виробу тріщин великої глибини, що негативно відображається на шорсткості поверхні і зменшує її корозійне руйнування. Таким чином, найбільшим супротивом корозійному руйнуванню і збільшенню шорсткості поверхні володіють чавуни з вермикулярним графітом, малі і ізольовані один від одного включенню якого являються найбільш придатними при роботі в умовах високотемпературної термохімічної корозії [38].

3.4. Аналіз формування пошкоджень в склоформах при циклічних змінах температури і навантажень.

Для оцінювання пошкоджуваності матеріалу склоформ використовується метод LM – твердості, що ґрунтується на методах математичної статистики, використанні параметричних неперервних розподілів. Згідно з цим методом більш представницькими щодо кореляції будь якої механічної характеристики матеріалу і станом структури є не абсолютні їхні значення, а деякі похідні цих значень, зокрема розсіяння результатів вимірювань , виконаних однаковими приладами в ідентичних умовах.

За характеристику матеріалу вибирають розсіяння її значень за параметрами закону розподілу, що описує це розсіяння. Цей метод найпростіше реалізувати, використовуючи як механічну характеристику твердості, значення якої застосовуються для непрямої оцінки зміни властивостей матеріалів.

Оскільки несуча здатність пружно – пластичного матеріалу під навантаженням визначається поведінкою локальних областей поблизу концентраторів напружень, а будь-яке руйнування пов’язане з пластиною деформацією, та характеристиками твердості, їх можна застосувати для оцінки тріщиностійкості, оскільки вони також характеризують опір місцевого матеріалу місцевої пластичної деформації під час розклинення матеріалу індентором приладу для вимірювання твердості.

Дослідження проводили на шліфах які були вирізані із склоформ, що працювали в умовах циклічних змін температури та силових навантажень. Твердість вимірювали за методом Роквела при діаметрі кульки 3,175мм і навантаженні 588,4Н, при цьому кількість замірів складала не менше тридцяти. Коефіцієнт гомогенності, який відображає ступінь розсіяння характеристики досліджувань властивостей може визначатися за формулою Гумбеля, яка стосовно випробувань на твердість має вигляд;

.

Тут величина d(n) визначається залежно від числа n вимірювань. У такому разі n повинно бути не менше 15, а величину S(lgH) – за наслідками n вимірювань.

S(lgH)= середнє значення логарифма твердості.

Великим значенням коефіцієнта m відповідає низький рівень розсіяння характеристики твердості і отже, краща організація структури, низький ступінь пошкоджуваності, меншим значенням навпаки, вища ступінь пошкоджуваності. Коефіцієнт гомогенності Вейбула(m), який подібний до в’язкості руйнування залежить від однорідності структури, і має стійку кореляцію з максимальним значенням щільності вірогідності, причому коефіцієнт кореляції практично однаковий за всіма досліджуваними властивостями матеріалів. Це свідчить про можливість використання параметрів кривих щільностей розподілу характеристики досліджені властивості для оцінки ступеня пошкоджуваності матеріалу.

Результати дослідження представлені у таблиці 3.2 і на рисунках 3.10, 3.11, 3.12, 3.13. як видно коефіцієнт гомогенності Вейбула (m) є різними у досліджених пресформах.

Найбільше значення коефіцієнта гомогенності характерне для пресформи №112, найменше для №6112. Для всіх досліджених пресформ значення коефіцієнта Вейбула (m) у зоні контактної взаємодії, є меншим ніж у ступиці, що є свідченням накопичення пошкоджень під час роботи пресформи.

Твердість і коефіцієнт розсіяння твердості досліджених зразків *

Таблиця 3.2( зразок 40).

№	Місце вирізки..	HRB (Р=588,4 Н, D=3,175)
40	Ступиця	17; 17; 12; 17; 17,6; 17,5; 18; 17; 17,5; 18; 18,2; 17,8; 18,5; 18; 18; 17,9; 17,9; 17,5; 17,8; 17,9; 18; 18; 18; 18,5; 18,8; 18; 13; 15; 18,5; 18.
	Область контактної взаємодії	11,25; 11,8; 8,5; 13; 13; 12; 13,2; 13; 13; 13,5 ; 11,5; 13; 13; 13; 13,9; 14; 13; 13,9; 16; 14,5; 14,3; 15; 15; 14,5; 14,5; 14; 14; 13; 13,5; 13.

* m розраховували за формулою m= де m (коефіцієнт гомогенності, який відображає ступінь розсіяння характеристик досліджуваної властивості) при цьому значення m _40с=11,51579;

m_40к =9,864005.

Твердість і коефіцієнт розсіяння твердості досліджених зразків *

Таблиця 3.2( зразок 112).

№	Місце вирізки..	HRB (Р=588,4 Н, D=3,175)
112	Ступиця	13,5; 15; 15; 16; 16; 15; 15; 16; 17; 15,8;16; 15,5; 15; 13,5, 14; 15; 16; 16,5; 15,5; 15; 14; 16; 15; 14,5; 14; 14,5; 14,5
	Область контактної взаємодії	12,5; 15; 15,5; 14,5; 14,2; 14; 13,3; 13 ; 13,2; 13,5; 11,7; 11,8; 13; 12; 13; 14; 14,5; 13,9; 14; 14,5; 13,5; 13; 13,9; 14; 14,3; 14; 12; 13,5; 14,2; 14,5.

* m розраховували за формулою m= де m (коефіцієнт гомогенності, який відображає ступінь розсіяння характеристик досліджуваної властивості) при цьому значення m_112c =18,78936;

m_112k=15,98437.

Твердість і коефіцієнт розсіяння твердості досліджених зразків *

Таблиця 3.2( зразок 6112).

№	Місце вирізки..	HRB (Р=588,4 Н, D=3,175)
6112	Ступиця	14,5; 16,5; 17; 19; 17,5; 18; 16.5; 16,5; 16,2; 13,5; 16; 16,5; 17,5; 17,5; 18 ; 18,2; 17,5; 17,2; 17; 16,9; 17; 17; 16,8; 16,5; 17; 17,5; 17,8; 17,5.
	Область контактної взаємодії	14,5 ; 16,5; 17,5; 17,5; 17; 18,3; 17,9; 17; 17,5; 16,5; 17; 17,5; 15,2; 17; 17; 16,5; 16,5; 17; 17,2; 17; 16,6; 17,9; 16,7; 17,5; 17,2; 16,9; 17; 16,5; 16,5; 15,3.

* m розраховували за формулою m= де m (коефіцієнт гомогенності, який відображає ступінь розсіяння характеристик досліджуваної властивості) при цьому значення m_6112с = 23,38612;

M_6112к = 17,76699.

Твердість і коефіцієнт розсіяння твердості досліджених зразків *

Таблиця 3.2( зразок 120).

№	Місце вирізки..	HRB (Р=588,4 Н, D=3,175)
120	Ступиця	13; 13,5; 13; 14;13,5; 13; 13,5; 14; 12,5; 13; 14; 14; 13; 12,5;13; 13; 14; 13,5; 12; 12,3; 13; 13,5; 14; 13,2; 13; 13; 13,9 ; 14; 12,5; 13,2.
	Область контактної взаємодії.	9,5; 5; 14; 13,9; 12,6; 12; 14; 13,5 ;14,5; 13,5; 13,9; 13,9; 14; 14,5; 14,5; 14,2; 13,9; 14; 14,5; 11; 15; 14; 12,5; 13,9; 15,9; 15; 17; 13,9; 13; 12,8.

* m розраховували за формулою m= де m (коефіцієнт гомогенності, який відображає ступінь розсіяння характеристик досліджуваної властивості) при цьому значення m_120с =21,99778;

M_120к = 13,94241.

Рис. 3.10. Коефіцієнт гомогенності Вейбула (m) зразків вирізаних із ступиці і області контактної взаємодії зі склом пресформи №40.

Рис. 3.11. Коефіцієнт гомогенності Вейбула (m) зразків вирізаних із ступиці і області контактної взаємодії зі склом пресформи №112.

Рис. 3.12. Коефіцієнт гомогенності Вейбула (m) зразків вирізаних із ступиці і області контактної взаємодії зі склом пресформи №6112.

Рис. 3.13. Коефіцієнт гомогенності Вейбула (m) зразків вирізаних із ступиці і області контактної взаємодії зі склом пресформи №120.

Розрахунок пошкоджуваності контактної зони пресформ здійснюється за формулою:

∆W = 1 - .

де – коефіцієнт гомогенності Вейбула в зоні контактної взаємодії пресформи скло;

– коефіцієнт гомогенності Вейбула в зоні ступиці.

Результати подані у таблиці 3.3.

Визначення пошкоджуваності в зоні контактної взаємодії пресформ. Таблиця 3.3.

№ пресформи	Довговічність пресформ.				∆W
	годин	циклів
6112	995	501480	17,76699	23,38612	0,2404
112	356	215736	15,98437	18,78936	0,1493
40	538	387360	9,864005	11,51579	0,1434
120	630	294840	13,94241	21,99778	0,3661

Як видно ступінь пошкоджуваності в зоні контактної взаємодії пресформ зростає із числом циклів до зняття з експлуатації пресформ.

При числі циклів 215736 (пресформи №112) величина пошкоджуваності, при якій її знімають з експлуатації майже на 60% є меншою ніж у (пресформі№6112), яка була знята з експлуатації після 501480 циклів роботи.

Із збільшенням часу роботи пошкоджуваності пресформ, яка визначається за методом LM – твердості зростає (таблиця.3.3).