2.9 Содержание отчета

2.9.1 Наименование, задача и цель работы.

2.9.2 Провести анализ жидкотекучести металлов и сплавов как комплексной характеристики их литейных свойств.

2.9.3 Описать существующие методики определения жидкотекучести, оценить их достоинства и недостатки.

2.9.4 Выполнить эскиз используемого метода определения литейных свойств. Указать причины и источники возможных погрешностей.

2.9.5 Проанализировать полученные результаты и сделать выводы по выполненной работе.

2.10 Контрольные вопросы:

1 Какие материалы называются литейными?

2 Какая существует связь между литейными свойствами и диаграммами состояния двойных систем?

3 Как определяется концентрационная область существования литейных сплавов на диаграммах состояния?

4 От каких факторов зависит жидкотекучесть чистых металлов и сплавов 5 Что называется коэффициентом использования металла?

6 Как влияет жидкотекучесть на качество отливок?

7 Что влияет на способность металлов и сплавов к деформационному упрочнению?

8 От каких факторов зависит склонность металлических расплавов к порообразованию?

Рекомендуемая литература

1 Гуляев Б.Б. Теория литейных процессов. Л.: Машиностроение, 1976. 216 с.

2 Гуляев Б.Б. Физико-химические основы синтеза сплавов. Л.: ЛГУ, 1980. 192 с.

3 Абрамов Г.Г., Панченко Б.С. Справочник молодого литейщика. М.: Высшая школа, 1991. 319 с.

4 Методы контроля и исследования легких сплавов: Справочник. Вассерман А.М., Данилкин В.А., Коробов О.С. и др. М.: Металлургия, 1985. 510 с.

Практическая работа 3 Оценка демпфирующей способности металлов и сплавов в различных состояниях акустическим методом

3.1 Цель работы: Ознакомиться со стандартными методами и приборами измерения демпфирующей способности материалов и влияния на эффект гашения колебаний напряженного состояния деталей и конструкций.

3.2 Приборы и материалы: Набор опытных образцов из разных материалов в отожженном и закаленном состояниях, возбудитель колебаний в форме стержня из древесины, секундомер.

3.3 Теоретическая часть

Демпфирующая способность (от нем. Dämpfer – гаситель) – свойство материала демпфировать (гасить) механические колебания деформируемого тела, необратимо рассеивая часть энергии деформирования. Рассеянная материалом энергия преобразуется в тепловую. Демпфирующая способность имеет большое значение для изделий, испытывающих вибрации, обеспечивая затухание свободных колебаний и ограничение амплитуды резонансных колебаний, а также влияя на динамическую устойчивость и развитие автоколебаний деформируемых тел. Демпфирующая способность обусловливается несовершенной упругостью материала, которая проявляется в нелинейности и неоднозначности зависимости механического напряжения от деформации при нагружении и разгрузке и приводит при циклическом деформировании к образованию замкнутой кривой – петли гистерезиса (рисунок 3.1).

Площадь петли ΔW( ) определяет величину рассеянной материалом энергии за цикл его деформирования с амплитудой деформации . Для амплитуд деформаций, представляющих интерес в инженерной практике, рассеяние энергии в материале обусловливается в основном микропластическими деформациями, связанными с перемещениями дислокаций, и магнитомеханическим гистерезисом, связанным с необратимыми смещениями границ доменов (областей самопроизвольной намагниченности ферромагнитных материалов). Демпфирующая способность обычно характеризуется относительным рассеянием энергии

, (3.1)

где ΔW( ) – амплитудное значение энергии упругого деформирования, или логарифмическим декрементом колебаний

, (3.2)

где и – начальная и конечная амплитуды деформации i–го периода свободных колебаний, причем

, (3.3)

где

Рисунок 3.1. Зависимость между механическим напряжением и деформацией при циклическом деформировании, обусловливающая демпфирующую способность материала.

У большинства материалов относительное рассеяние энергии зависит от амплитуды деформации и практически не зависит от частоты деформирования. Демпфирующая способность зависит от химического состава и структуры материала, температуры, вида напряженного состояния, режима термической обработки, наличия поля статических напряжений и магнитного поля, предварительного пластического деформирования и длительности воздействия циклических напряжений. По демпфирующей способности материалы различаются весьма существенно (таблица 3.1).

Таблица 3.1 – Демпфирующая способность материалов

Материал	δ макс, %
Магний литой	30
Магния сплавы литые	13—30
Марганцовомедные сплавы	10—20
Никельтитановые сплавы	10—15
Кобальтоникелевые сплавы	6—12
Чугун с пластинчатым графитом	10—15
Чугун с шаровидным графитом	2—5
Стали хромистые	1—4
Стали углеродистые	0,2—1
Стекло	0,5
Алюминий и алюминиевые сплавы	0,1—1
Латуни и бронзы	0,1—0,3
Титан и титановые сплавы	0,05—0,15
Примечание: Указаны максимальные значения логарифмического декремента колебаний для амплитуды напряжения, равного одной десятой предела текучести материала; температура испытания 20 °С

Характеристики демпфирующей способности определяются экспериментально по интенсивности затухания свободных колебаний образца материала, а при вынужденных колебаниях – по относительной ширине резонансной кривой, по углу сдвига фаз между возмущающей силой и деформацией, по отношению амплитуд деформации при резонансе и в области низких частот, где амплитуда вынужденных колебаний практически не зависит от частоты, или по непосредственно регистрируемой петле гистерезиса.