
- •Г л а 8"1причины повреждений деталей машин, механизмов и конструкций
- •§ 1, Классификация и причины возникновения
- •§ 4. Трение и изнашивание
- •§ 5. Коррозия
- •§ 6. Эрозия
- •§ 7. Усталость металла
- •§ 8, Тепловое воздействие,
- •§10. Тяжелые условия эксплуатации
- •§ 1 2. Детали судовых устройств
- •§13. Трубопроводы судовых систем
- •§ 15. Детали двс
- •§ 16. Детали паровых турбин
- •§18. Детали электрических машин, сетей,
- •§ 22. Измерения и проверки машин и механизмов
- •§ 25. Проверка газораспределения и высоты камеры сжатия
- •§ 26.Измерения зазоров
- •§27. Разборка рамовых подшипников и механизма движения двс
- •§ 35. Демонтаж гребных валов, выпрессовка дейдвудных втулок, снятие сектора румпеля с 6аллера
- •§36. Последовательность.Разборки две
- •§37. Последовательность разборки турбины и валопровода
- •Глава IV
- •§40. Термические и физико-химические
- •§ 41. Очистка корпуса судна
- •§42. Очистка труб, арматуры,
- •§ 43. Очистка деталей две
- •Глава V
- •§44. Классификация методов дефектоскопии
- •§45. Дефектация деталей судовых устройств
- •§46. Дефектация трубопроводов
- •§ 47. Дефектация водотрубных котлов
- •§ 48. Дефектация неподвижных частей лвс
- •§ 49. Дефектация коленчатых валов двс
- •§ 50. Дефектация деталей поршневой группы двс
- •§51. Дефектация деталей распределительного устройства и навешенных агрегатов двс
- •§ 53. Дефектация роторов турбин
- •§ 54. Дефекгация главного конденсатора,
- •§ 55. Дефектация валопровода и дейдвудных труб
- •§56. Дефектация греьных винтов
- •§58. Типовые технологические процессы ремонта
- •§ 59. Ремонт корпуса
- •§ 60, Испытание конструкций корпуса на непроницаемость
- •Глава VII
- •§61. Защита от коррозии
- •§62. Применение лакокрасочных покрытий, схемы окраски судов
- •§63. Электрохимическая защита корпуса судна
- •§ 64. Нанесение защитных покрытий на судовое оборудование
- •§65. Защита трубопроводов
- •§ 66. Защита деталей от эрозии
- •§ 67, Защита подводной части судна от обрастаний
- •§ 68. Защита конструкций с применением синтетических материалов
- •Глава VIII
- •§69. Общие положения
- •§ 70. Номенклатура и материалы восстанавливаемых деталей
- •§ 72. Классификация способов восстановления деталей
- •§ 73. Технико-экономическая эффективность
- •Глава IX
- •§ 74. Восстановление крышек цилиндров
- •§75. Восстановление выпускных клапанов двс
- •§ 76. Восстановление головок поршней
- •§ 77. Восстановление и коррозионная защита гребных валов
- •§ 78. Восстановление гребных винтов
- •§ 79. Восстановление коленчатого вала и вала ротора турбины
- •§81. Восстановление паровых водотрубных котлов
- •§82. Восстановление механических частей электрических машин
- •Глава X
- •§84. Классификация способов правки
- •§ 86. Правка грузовых стрел
- •§87. Ремонт 6аллеров при изгибе и скручивании
- •§90. Устранение коробления корпуса турбины
- •§91. Правка вала ротора и дисков турбины
- •§ 92. Способы устранения трещин
- •§ 94, Ремонт водотрубных котлоз
- •Ремонт подшипников скольжения
- •§95. Общие сведения о подшипниках
- •§97. Механическая и слесарная обработка подшипников после перезаливки
- •Для крейцкопфных двигателей
- •Для тронковых двигателей
- •§100. Общие' положения
- •10T. Сборка и установка ДвС на судне
- •I 102. Сборка и установка турбин на судне
- •10 Мин и котел окончательно осмат
- •5 Мм или не более половины диаметрального монтажного зазора между штырем и петлей ахтерштевия. Для проверки баллер собирают с пером руля.
- •I tos. Центровка и монтаж валопговодо»
- •Глава XIII прогрессивные технологические процессы восстановления деталей судовых технических средств
- •§ 113. Восстановление деталей
- •§114. Восстановление деталей и конструкций полимерными материалами
§ 7. Усталость металла
Постепенное и длительное разрушение металла в результате многократного (циклического) приложения переменной нагрузки называется усталостью металла.
Изучение усталости металла имеет практическое значение, так как большое количество деталей машин испытывает действие переменных напряжений. Опыт показывает, что детали, работающие а условиях переменных напряжений при достаточном числе колебаний нагрузок, разрушаются при напряжениях, меньших предела прочности и даже предела упругости.
При разрушении деталей вследствие усталости в изломе наблюдаются две зоны (рис. 2). Одна зона представляет собой гладкую, как бы
притертую, поверхность; ее называют зоной разрушения вследствие усталости; другая представляет собой обычный кристаллический излом металла и называется зоной заключительного разрушения. Конфигурация н размеры зон могут быть различными.
Усталостное разрушение происходит без внешних признаков пластической деформации.При пластической деформации происходит сдвиг в кристалле по плоскостям скольжения (плоскостям легчайшего сдвига). Многократность пластической деформации приводит к образованию микротрещин. Пластическая деформация искажает кристаллическую решетку. При этом упрочняются наиболее напряженные зерна аналогично тому, как при статическом пластическом деформировании. В отдельных (дефектных) областях зерен повышенные напряжения могут привести к скольжению, создающему «разрыхления» по плоскостям скольжения.
Многократность переменного деформирования увеличивает число пунктов разрыхления вследствие сдвигов в одну и другую стороны. При разрыхлении зерно ослабляется и по линии сдвига возникает трещина усталости. Таким образом, при изломе вследствие усталости различают три фазы: упрочнение наиболее напряженных кристаллов; их разрыхление; развитие образовавшейся трещины.
Распространение микротрещины идет от одного слабого места к другому, ослабляя сечение детали. Когда трещина охватывает значительную часть сечения, быстро разрушается остальная часть ослабленной детали.
Микротрещины в отдельных разрозненных зернах неоднородны аналогично неоднородности структуры (неметаллическим включениям, порам и др.), поэтому их еще недостаточно для разрушения вследствие усталости. Для развития явления усталости необходимо, чтобы рядом находилось несколько зерен с трещиной усталой и. Следовательно, вероятность усталостного разрушения детали зависит от вероятности нахождения рядом нескольких зерен, в которых наряжения могут достичь значения, равного пределу хрупкой прочности. Очевидно, подобная вероятность увеличивается с увеличением размеров детали, что подтверждается опытами, т. е. чем крупнее деталь, тем ниже предел усталости. Также, чем крупнее деталь, тем больше вероятность наличия слабых мест и дефектов.
Длительные
испытания на усталость показывают, что
существует определенное наряжение
о», ниже которого металл выдерживает,
не разрушаясь, неограниченное число
перемен нагрузки (рис. 3). Это напряжение
называется пределом
выносливости.
Микротрещины усталости могут зарождаться в местах воздействия коррозии, неметаллических включений, усадочных раковин, царапин и рисок от резца, вследствие концентрации напряжений в этих местах.
Так как при изгибе и кручении наибольшее напряжение возникает на
поверхности детали, то здесь также часто появляются микротрещины усталости. Возможность появления тре- рис,2Зоны в изломе при усталостном
шин на поверхности детали вслед- разрушении
ствие наличия рисок, царапин кшпкчи ра ини напряжений при изгибе и кручении указывает на зависимость сопротивления усталости от состояния поверхности (ее микрогеометрии). Исследования показывают, что чем выше качество обработки, тем выше предел выносливости. Причем наличие рисок Пот реэиа, острых надрезов снижает предел Рис. 3. Кривая усталости выносливости тем больше, чем больше
предел
статической прочности.
На предел усталости существенно влияет наличие концентраторов напряжения (уступы, выточки, отверстия, борозды, царапины, резьба, углы, сварные швы и т, д.). Например, обычная резьба снижает предел усталости стержня из мягкой стали до 26%. Значительно снижают усталостную прочность царапины на поверхности, например, царапина нз поверхности цилиндрического стержня глубиной 0,07 мм уменьшает усталостную прочность на 40%.
Необходимо также учитывать влияние температуры па предел усталости. Так, при температурах от —40 до -J-200°C заметного изменения предела усталости не наблюдается. Однако для углеродистых сталей при температурах более + 200 °С предел усталости повышается вследствие увеличения пластичности и уменьшения возможности появления трегции (при-f375 “С предел усталости на 40% выше, чем при комнатной темнературс). При низких температурах предел выносливости падает.
Переменные напряжения вызывают разрушения при напряжениях, меньших предела прочности деталей и конструкций, изготовленных из металлов и неметаллических материалов. Так, изделия из древесины разрушаются в условиях переменного изгиба при напряжениях, примерно в
раза меньших предела прочности. Для изделий и конструкций, изготовленных из полимеров, переменные напряжения также опасны и предел усталости их ниже предела прочности. Однако неметаллические материалы обладают преимуществом перед металлами в смысле сопротивления усталостному разрушению .благодаря их коррозионной стойкости. Поэтому для неметаллов, работающих в коррозионной среде, отсутствует присущее металлам резкое падение предела усталости.