A fémek elméleti és gyakorlati szilárdsága
A kristály szilárdságának elméleti számítását először J. Frenkel végezte. Ennek alapja két sor atom egyszerű modellje volt, amelyek az érintőleges stressz m hatására (5.1. Ábra) egymáshoz képest eltolódnak. Feltételezték, hogy a felső sor atomjai az alsóhoz képest egy, egyidejűleg mozognak. Ezt a mechanizmust általában nyírószerkezetnek nevezik.
x = ksm (2nx / b). (5.1)
Kis elmozdulások esetén x = klnx / b. A Hooke-törvény alkalmazásával a nyírófeszültség nagysága más formában ábrázolható: m = Gx / a, ahol G a nyírási modulus; x / a a nyírási deformáció.
Ha a fenti kifejezéseket az x-vel azonosítjuk, akkor; x = Gb / lmi; Ha ezt az értéket helyettesíti (5.1), akkor a következőket kapjuk:
x = ksin (2nx / b)
Kis elmozdulások esetén x = klnx / b. A Hooke-törvény alkalmazásával a nyírófeszültség nagysága más formában ábrázolható: m = Gx / a, ahol G a nyírási modulus; x / a a nyírási deformáció. További számításokat nem adunk meg.
Ha feltételezzük, hogy a = b, akkor az elméleti kritikus nyírófeszültség megközelítőleg egyenlő G / 2n értékkel. Például a réz kristályok G = 46 LLC MPa, ezért az elméleti érték m = 7320 MPa. Ugyanakkor a valós rézkristályok esetében a megfigyelt nyírási ellenállás csak 1,0 MPa. Így az erő elméleti értéke több nagyságrenddel magasabb, mint a tényleges érték.
Finomítás A fenti számítás segítségével közelebb a valósághoz a periodikus törvény attól függően változik, t x expressziójához vezet a TCR = G / 30 (számítási McKenzie), amely szintén meghaladja több nagyságrenddel valós nyírási ellenállás.
Analóg érveket lehet tenni arra az esetre, amikor a normál feszültségek hatására két atomos atom közötti atomközi kötések egyidejűleg megszakadnak, és repedés keletkezik. A megsemmisítésre fordított munkát két új felület létrehozására fordítják, amelyek éves felszíni energiával rendelkeznek. Az ideális kristály elméleti ereje, amelyet két sor atom leválásának egyenlőségének és a repedésben keletkező felszíni energiának egyenlőtlensége állapít meg.
Az anyagok tényleges szilárdsága több nagyságrenddel kisebb, mint az elméleti szilárdság. Magyarázat a különbségek elméleti és a tényleges anyagszilárdság lehetővé teszi, az elmélet a kristályszerkezet hibák, lehetővé tette, hogy felfedje a lényege a jelenségek során képlékeny alakváltozás, és állítsa be a fizikai természetét a képlékenységet és erejét fémek és ötvözeteik.
A maradék feszültségek. Hidegkeményedéssel.
A pecsételés egy hideg mechanikus felületkezelés a felületen, amely abból áll, hogy egy fémfajta pelletet dobnak egy bizonyos fajta és keménységre, hogy a felületen megrepedt maradék feszültségeket vezetnek be. A fémek és ötvözetek felületének erősítése a szerkezetük és a fázis összetételének változása következtében a műanyag deformáció során, az átkristályosítási hőmérséklet alatt. Hidegkeményedéssel kíséri a kibocsátás a minta felületéről a kristályrács hibák, nagyobb szilárdság és a szívósság és csökkent a képlékenység, szívósság, ellenkező előjelű fém deformációs ellenállás (Bauschinger hatás).
A mai pecsételés egy széles körben ismert művelet, amely számos alkalmazásban bizonyította szükségességét, amelynek főbb alapelvei:
- Az agresszív kémiai környezettel (stressz korrózióval) járó mechanikai hatások alá tartozó alkatrészek (kifáradás) vagy helyi (kopás)
- Vékony falú részletek megformálása (munka-edzés)
- Alkatrészek alá ciklikus hajlító igénybevétel vagy csavaró: felfüggesztő rugó (tekercs, levél), karok, dugattyúk, lapátok, tengelyek, lánckerekek, torziós rudak, csapok, láncszemek, stb
- A frakció adagolási sebessége a 20-120 m / s részen
· A fennmaradó feszültségek. besorolás
Az alkatrészek gyártási folyamatában technológiai maradék feszültségek keletkeznek. Megjelenésük az alkatrészek gyártására vonatkozó feltételekkel függ össze.
A maradék feszültségek típusai
A fennmaradó feszültségeket általában az erőteret és a fizikai lényegességet jelző jelek szerint osztályozzák. Az erőmű hosszának megfelelő osztályozás általánosan elfogadott.
Az első fajta hangsúlyok - macrostress. Ezek a részek méretével arányos területeket fednek le, és a rész alakjához viszonyítva tájékozódnak.
A második fajta hangsúlyok a mikroszkópok, amelyek az egyes fémmagokra vagy a szemcsék csoportjára terjednek ki.
A harmadik típus hangsúlyai a mikroszkopikusak, amelyek a kristály atomrács torzulásához kapcsolódnak.
Az alkatrész anyagában az ötödik fajtájú maradék feszültségek a gyártás során különböző technológiai tényezők hatására keletkeznek. Az értéküket a diszlokációk sűrűsége határozza meg, és a jel a homogén diszlokációk elhelyezkedésétől függ. A nyomó maradó feszültségek alakulhatnak esetén domináns helyen felületén több pozitív elmozdulás csúszik a párhuzamos síkok, és abban az esetben a versenyeken összesen felületén negatív ficamok előfordulhat maradék húzófeszültség.
A szilárdtestfizika elképzelése szerint a fém vagy ötvözet feszültségét a kristályrács torzulásának következtében kell figyelembe venni. A technikai maradék feszültségek kialakulásának mechanizmusa olyan részek vonatkozásában, amelyeknek a felületi réteg deformálódása a megmunkálás során, ebben az esetben egy atomi vagy diszlokációs modell.
A technológiai tényezők (a felületkezelés módszerei és módjai, a szerszám állapotát, rendszerét és hűtési foka stb.) Meghatározó hatást gyakorolnak a maradék feszültségek nagyságára és jeleire. A munkadarab felületének megmunkálása (forgatása) általában a 70 MPa-ig terjedő húzófeszültség megjelenését okozza. Az eloszlásuk mélysége 50 és 200 mikron között van, és függ a felszín képződésének körülményeitől. A marás során mind a szakítószilárdság, mind a préselési feszültségek jelentkeznek. Csiszoláskor gyakoriak a szakítószilárdságok.
A mikrosztrátok a második típusú helyi maradék feszültségek. Polikristályos fémekben keletkeznek a nagy volumenű deformáció során a szemek kölcsönhatásának eredményeképpen. A második fajlagos feszültségekhez tartozik még az egyéni gabonán belüli stressz is, amelyet a szerkezet mozaikszerkezete okoz - az egyes blokkok közötti kölcsönhatás eredménye. Ezek a feszültségek a polikristály különféle komponenseinek fizikai tulajdonságainak heterogenitása következtében, valamint az egyedi gabona deformációjának korlátozott körülményei és a bennük lévő tulajdonságok anizotrópiai következményei. Előfordulásuk fő okai a fázisátalakítások, a hőmérsékletváltozások, az egyes szemcsék mechanikai tulajdonságainak anizotrópiája, a szemcsehatárok és a szemcsék megtörése töredékekbe és tömbökbe a műanyag deformáció során.
A fázisok átalakulása (a kristályosítás és a hűtés folyamata, a hőkezelés és a szilárd oldat bomlása során), az egyes szemcsék térfogatának növekedésével vagy csökkenésével párhuzamosan jelentős maradékfeszültségeket eredményez.
Microstresses amikor a hőmérséklet-változás előfordulhat jelenléte miatt a fém a különböző komponensek eltérő jellemző hőtágulási tényezők, valamint amiatt, hogy a anizotrópiája az egyes szemcsék, különösen a fémek egy nem-köbös rács, meghatározzuk a különbséget a lineáris hőtágulási nagysága különböző krisztallográfiai tengelyek.
Valódi polikristályos fém helyett szánt számításánál feszültség eloszlása egységes fellépés a külső terhelés jelentős egyenetlen stressz (törzs) az egyes szemek. Egyenetlen képlékeny alakváltozás okozta a különbség a rugalmassága különböző modulok a szerkezeti elemek, valamint egyenlőtlen képesség, hogy deformálódni mentén különböző krisztallográfiai tengelyei azonos gabona, hogy határozza meg a E rugalmassági modulus és G. Egy polikristályos, akkor is, ha egy egyenletes feszültségeloszlást, képlékeny deformáció eloszlik a microvolumes egyenetlen, az egyenlőtlenség mértéke ugyanakkor eléri a 400. 500% -ot. A felhalmozódás nagyszámú ficamokat határréteg sok problémát okoz torzulásokat a kristályrács, amely létrehoz egy feszültség harmadik fajta. Ezzel együtt, a határréteg - területe erő közötti kölcsönhatás az egyes szemcsék - létrehozása microstrain mező, amely az egész felületét a gabona.
A szemcse mennyisége blokkokká való elkülönítése mikroszálat hoz létre a gabonában. Megjelenésük oka az újonnan kialakult határok a blokkok között. A blokkok közötti határrétegben felhalmozódnak a diszlokációk és a szennyező atomok, amelyek torzítják a kristályrácsot és feszültségeket generálnak.
A mikro- és makrofeszültségek közötti különbség nem csak a manifesztáció nagyságában van. Macro feszültségek előfordulhatnak bármely folyamatos homogén izotróp közegben. Ilyen anyagban kis áramfelvétel nem létezhet, mert a kristályos anyag lényeges heterogenitása és anizotrop tulajdonsága miatt keletkezhetnek.
A kristályrács torzulásainak megjelenése összefügg az atomok egyensúlyi helyzetből való eltérésével, amelynek oka elsősorban a diszlokációk és a beágyazott atomok. A rácsban lévő oldott atomok jelenléte által okozott torzulások eloszlása, valamint a szerkezetben alacsonyabb hőmérsékleteken fennálló különböző hiányosságok állandóak.