Файл: Похмурский, В. И. Коррозионно-усталостная прочность сталей и методы ее повышения.pdf

с коррозионной средой. Поверхность образцов, за исключением рабочей части, покрывали химически стойким лаком. Нагружение осуществляли чистым изгибом образцов, вращающихся с частотой около 3000 цикл]мин.

®Щ

Рис. 4. Схемы установки (а) для измерения электродного по­ тенциала образца в процессе коррозионно-усталостных испы­ таний и термостата (б).

Д л я исследования выносливости сталей в условиях одновре­ менного действия циклических нагрузок, коррозионных сред и внешнего трения нами сконструировано специальное приспособ­ ление к серийной машине МУИ-6000, обеспечивающее наложение на циклически изгибаемый образец элементов трения скольжения и трения качения (рис. 5) [110, 111].

При наложении трения скольжения образец 1 помещается между верхним 3 и нижним 2 вкладышами, а при наложении тре­ ния качения — между специальными обоймами с роликами. Ве­ личина контактного давления задается с помощью сменных грузов 7, которые соединены с нижним и верхним вкладышами через систе­ му тяг 4 и штока 5, установленного в плавающих направляющих 6.

13

так, что не вызывает дополнительного изгибающего момента в ис­

моментным роторным пневмоцилиндром 7. Симметричный чистый изгиб образца достигается пневмоцилиндрами 3, подключенными

20 19

Рис. 6. Принципиальная схема машины для испытания материалов на прочность в коррозионной среде [166].

к системе сжатого воздуха 6. Введение в пневмосистему электрон­ ного блока-программатора 5 позволяет программировать нагру­ жение во времени. При циклическом изгибе образец получает

14

вращение от электродвигателя через клиноременную передачу и гибкий вал 8. Кручение образца в циклическом режиме совер­ шается моментным роторным пневмоцилиндром и многочастотным пульсатором. Циклическое продольно-осевое нагружение осуще­

в газообразных средах предусмотрена установка на машине газо­ вой камеры (вместо электролитической ячейки). Количество цик­ лов до разрушения образца регистрируется счетчиками 9, 13, 16. При разрушении образца датчик 14 подает сигнал в блок-програм­ матор, который отключает поступление сжатого воздуха в пневмосистему, гидроаккумулятор 17, маслонасос 18, электропривод кругового вращения и насос подачи коррозионной среды. Смена или установка образца осуществляется при помощи гидроцилиндра растяжения путем отвода каретки с цанговым патроном 15 или механизма «шестерня — рейка» в крайнее левое положение.

Описанная машина обеспечивает достаточную точность испы­ таний, проста в управлении, обслуживании и может работать

вавтоматическом режиме [1661.

Дл я решения наиболее важных вопросов по оценке несущей способности деталей машин при неустановившейся тепловой на­ грузке или при одновременном воздействии повышенных темпе­ ратур и рабочих сред требуются новые методы испытания металлов.

Известные методы исследования материалов на усталость (из­ гиб с вращением) в воздухе и в коррозионной среде при нормаль­ ной температуре, в воздухе при повышенных температурах и во влажном воздухе не всегда могут в полном объеме характеризовать свойства материалов, применяемых в авиационной, энергетиче­ ской и других отраслях промышленности.

Д л я оценки усталостной прочности материалов специальных энергетических установок необходимо создать новые методики ис­ пытания материалов на усталость при периодическом смачивании нагретых до 400—600° С образцов брызгами коррозионной среды (вода, морская вода и т. п.), что приближает такие испытания к эксплуатационным условиям. Усталостные испытания материа­ лов по новой методике осуществлялись на машине, созданной на базе МУИ-6000 и работающей по принципу чистого изгиба с меха­ ническим нагружением по типу Лера — Шенка (рис. 7) [80]. Испы­ туемый образец 3 нагревался в разъемной (в вертикальной пло­ скости) электропечи сопротивления 4. Контроль и регулирование температуры электропечи выполнялось термопарой 11 и автома­ тическим потенциометром типа ПСР1-03. Охлаждение барабанов испытательных машин осуществлялось с помощью змеевиков 1

15

и вентиляторов отражателей 2. Рабочая часть образца смачива­ лась коррозионной средой из вспрыскивателя 5, питаемого диафрагменным насосом 8. Насос приводился в действие от силового электромагнита 9 посредством рычага и тяги 7. После нагрева об­ разца до заданной температуры электропечь 4 отключается авто­ матически потенциометром с помощью термопар 11. Одновременно включается электромагнит, приводящий в действие диафрагмен-

Рис. 7. Схема машины для испытания материалов на усталость при повышенных температурах и периодическом смачивании жидкой средой.

кой среды из емкости соответствует втягиванию сердечника элект­ ромагнита. При этом переключатель нажимает на концевой пере­ ключатель 10 и размыкает электроцепь питания силового электро­ магнита. Под действием пружины диафрагменного насоса рычаг 7 с тягой и сердечником электромагнита перемещается, осуществляя процесс нагнетания — смачивание образца коррозионной средой. В левом крайнем положении рычаг нажимает на концевой выклю­ чатель 10 и соединяет электроцепь силового элетромагнита. В ре­ зультате процесс всасывания и нагнетания среды повторяется до

сферу) и потенциометр, выключая электроцепь питания силового электромагнита (подача жидкой среды прекращается), включает электропечь. Образец опять нагревается до заданной температуры

16

и процесс работы автоматического устройства для периодической подачи среды повторяется.

Частота подачи коррозионной среды (длительность цикла) за­ висит от скорости нагрева образца и может регулироваться в ши­ роком диапазоне. Количество подаваемой среды на нагретый об­

Н а п р я ж е н и я в образце прямо пропорциональны амплитуде коле­ бания ролика.

Питание одного полюса электромагнита обеспечивается кон­ тактом между вращающейся медной втулкой и медно-графитовой щеткой. Медная втулка напрессована Е,а текстолитовую, жестко соединенную с валом привода. Ролик иьготовлен из ферромагнит­ ной стали, все остальные узлы и детали рабочей камеры — из аустенитной нержавеющей стали.

Датчики сопротивления 20, расположенные на нижней полости захвата 4, фиксируют изменение напряжения в образце.

Нагрев образца осуществляется электропечью сопротивления, температура его измеряется термопарой 18 с учетом поправочного коэффициента от тарировки по термопаре, вваренной в торец об­ разца.

нения камеры средой из бака 15 под давлением, а манометр 3 —

не менее пяти образцов. Тарировку усилия, действующего на об­

ся с помощью вентилятора 8 и перепускного рукава 10. Испытуемый

МУИ-6000 было разработано приспособление, состоящее из камеры в виде сильфона 5 из нержавеющей стали с приваренными по тор­ цам фланцами (рис. 10) [52 ]. Герметизация камеры осуществлялась с помощью фторопластовых уплотнителей 2 и зажимных гаек 1. Камера наполнялась коррозионной средой через патрубок 3, к которому в процессе испытаний присоединяли обратный холо­

18

риментальных точек. При большом разбросе результаты экспери­

5), на которых испытывают по несколько (иногда до 10) образцов. На основании усредненных результатов строят кривые выносли­ вости с заданной вероятностью разрушения .

Последний метод часто используют при исследовании мало­ цикловой усталости металлов в средах, где образцы деформи­ руются в упруго-пластической области и время до разрушения сравнительно невелико.

5. Методика получения предварительных коррозионных повреждений поверхности образцов

На практике часто имеют место случаи эксплуатации деталей с коррозионными поражениями поверхности, особенно тогда, когда эти поражения располагаются не на посадочных ме­ стах деталей. Поэтому необходимо выяснить влияние предвари­ тельной коррозии образцов на сопротивление их выносливости в воздухе и в коррозионной среде.