Файл: Дорофеев, А. Л. Индукционная структуроскопия.pdf

эпюре остаточных напряжений, снятых механическим способом. Однако показания приборов не переходят че­ рез пуль при изменении зігака остаточных напряжений. Показания низкочастотных приборов удается связать с площадью эпюры остаточных напряжений 5 (рис. 7-26).

При исследованиях влияния наклепа деталей из высокоотпущенной стали 18Х2И4ВА [Л. 10] были уста­

новлены фазовые превращения и, в частности, распад оста­ точного аустенита. Так, наклеп дробью приводит к умень­ шению количества остаточного аустенита на 16—18%. Исследования упрочнения, полученного роликовой обкат-

152

кои с последующей расточкой образца внутри, до стенки толщиной, равной глубине наклепа, позволили установить, что пластическая деформация (без сжимающих напряже­ ний) на этой стали со структурой сорбита не вызывает изменений ее магнитных свойств. Наблюдается четкая однозначная зависимость по­ казаний высокочастотных приборов от величины сжи­ мающих напряжений на по­ верхности (рис. 7-27).

кочастотных приборов заметно влияет исходное состоя­ ние образца до наклепа. Но несмотря на это, положение максимума, определенное индукционными приборами, отличается от положения максимума напряжений, изме­ ренных механическим методом, на величину не более ±0,05 мм.

При послойном стравливании индукционные прибо­ ры были использованы для определения толщины накле­ панного слоя, положения максимума остаточных напря­

При дробеструйном наклепе отверстий (давление воз­ духа 4,5 кгс/мм2) максимальные напряжения 63 кгс/мм2 достигаются при времени упрочнения 1 мин.

153

Увеличение продолжительности центробежио-шаріі- кового упрочнения от 20 до 80 мин (от 4 до 16 проходов) не оказывает заметного влияния как на величину оста­ точных напряжений, так и на глубину их распростране­ ния. При упрочнении отверстия проушины шатуна из стали 18Х2Н4ВА максимум остаточных напряжений на­ ходится на глубине 0,12—0,15 мм, а величина остаточных напряжений сжатия и глубина их распространения прак­ тически не отличаются от значений, полученных для цен- тробежно-шарнкового упрочнения. Цептробежно-шарнко- вое упрочнение и раскатка в широком диапазоне режи­ мов упрочнения стали 18Х2Н4ВА (высокий отпуск) позволяет получить максимальные остаточные напряже­ ния сжатия 50 кгс/мм2.

Выяснилось, что предел выносливости образцов, под­ вергнутых дробеструйному наклепу, снижается по срав­ нению с полированными на 20—22%, что объясняется ухудшением чистоты поверхности после наклепа. Уста­ лостная прочность проушин, упрочненных центробежношариковой обработкой, а также раскаткой упругого дей­ ствия выше соответственно на 53 и 66% усталостной прочности проушин с хромированными отверстиями (толщина хрома 6—7 мкм).

Г л а в а в о с ь м а я

ВВЕДЕНИЕ В Т Е Х Н И Ч Е С К У Ю Д И А Г Н О С Т И К У

8-1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Техническая диагностика — это совокупность методов и средств для раннего распознавания структурных по­ вреждений, прогнозирования срока службы и оставше­ гося запаса прочности деталей в машинах.

Необходимость оценки степени повреждения, опреде­ ления оставшегося запаса прочности и возможного сро­ ка службы детали до разрушения возникает при ремонте, выработке ресурса, после различных аварийных ситуа­ ций. На каждую ответственную жизненно важную деталь заводится ее «история болезни» с данными анализов и результатами периодической проверки. Под оставшимся запасом прочности имеется в виду не только статически

154

измеренная прочность образца па разрыв при комнатной температуре. В большинстве случаев эта величина харак­ теризует срок службы деталей до разрушения лишь от­ части. Приходится считаться с «чувствительностью» ма­ териала к трещинам, скоростью распространения трещин, явлениями замедленного разрушения, жаропрочностью, ползучестью и другими факторами [Л. 65, 84].

Как правило, более прочные алюминиевые сплавы или углеродистые стали более «чувствительны» к трещине, чем менее прочные. Хрупкие разрушения ограничивают применение высокопрочных материалов, например дета­ лей из хорошо известного хромансиля (ЗОХГСА), обра­ ботанного на высокую прочность (160—180 кгс/мм2). Разрушения такого типа связаны с явлением замедлен­ ного разрушения и «накапливанием разрушения» .[Л. 31].

Многие детали применяются в силовых конструкциях, работающих в условиях высокой или, наоборот, очень низкой температуры. Температура — важный фактор, влияющий на прочность материала. Так, у железа при

и высокой температуры материал «ползет», причем это явление наблюдается и при постоянно действующих на­ пряжениях. Поэтому ползучесть нередко характеризует­ ся напряжением, вызывающим за 100 ч работы суммар­ ную деформацию, равную 0,1% от деформации для оѵ

Замедленное разрушение возникает и при напряже­ ниях ниже предела текучести. Поэтому часто пользуются величиной длительной прочности, понимая при этом на­ пряжение, которое действует в течение заданного време­ ни, при определенной температуре, вызывая разрушение материала. Время выдержки при испытаниях на дли­ тельную прочность соответствует длительности эксплуа­ тации.

Все перечисленные факторы обусловливают темпера­ турный порог, выше которого материал использован быть

155

В результате усилие тяги возросло в 2 раза, а расход топлива снизился. Однако при этом возросла скорость газовой коррозии и связанный с ней переход металла в окалину. Планируемое увеличение температуры с 800 до 1 100°С может увеличить скорость этого явления внесколько раз [Л. 64]. Поэтому важное значение приобре­ тают защитные покрытия и их толщина.

В предыдущих главах так или иначе затрагивались вопросы технической диагностики, позволяющие еще до монтажа детали в машине установить соответствие мате­ риала детали и ее обработки принятым нормам.

Для определения дефектов, степени износа защитного покрытия, наличия и роста трещин служат индукционные дефектоскопы и толщиномеры [Л. 24].

При проверке качества деталей, установленных в ма­ шинах и находящихся в эксплуатации, многие из извест­ ных физических методов испытания не пригодны из-за трудностей, связанных с вводом и установкой датчика, или с правильным выполнением методики испытаний (на­ магничивание и размагничивание — при контроле магнптнопорошковым методом, очистка поверхности и на­ грев— при капиллярных методах контроля п т. д.).

разрываются при появлении трещин определенного раз­ мера.

Преимуществом метода вихревых токов является воз­ можность наиболее раннего выявления усталостной тре­ щины. Связь между электромагнитными характеристика­ ми, остаточными напряжениями и прочностью дает осно­ вание для изыскания способов оценки состояния мате­ риала еще до появления трещин. Реальным «конкурен­ том» здесь у метода вихревых токов может быть лишь метод акустической эмиссии.

Как правило, разрушения начинаются в поверхност­ ной или подповерхностной зоне, когда прочность здесь окажется меньше внутренних растягивающих напряже­ ний. Термообработанные металлические сплавы всегда находятся в структурно-напряженном состоянии. В не­ большом объеме между соседними зернами растягиваю­

156

Для технической диагностики имеет важное значение изучение влияния .внутренних напряжений и особенно напряжений, возникающих внутри зерен или между со­ седними зернами.

Об опыте по оценке прочности деталей из стареющих алюминиевых сплавов при их нагреве до температур ни­ же точки рекристаллизации и последующем охлаждении было сказано в гл. 3.

Увеличение температуры нагрева приводит к возра­ станию электрической проводимости и падению прочно­ сти. Систематический контроль за изменением электриче­ ской проводимости нагревающихся деталей из алюминие­ вых сплавов (например, .обшивки самолета) позволяет заранее сказать о допустимой потере прочности. Это воз­ можно до температур подкалки металла на воздухе.

Многие алюминиевые сплавы одной системы можно расположить в ряд по степени возрастания прочности, электрического удельного сопротивления и процентного

АК6, АК8, АК2, АК4, АК4-1). Для перечисленных спла­ вов при нормальной термообработке увеличение прочно­ сти на разрыв сопровождается уменьшением электриче­

том двигателей, имеют дело с перегретыми деталями. Чем выше была температура нагрева, тем меньше стойкость сплава.

В сплавах с интерметаллидным упрочнением (в отли­ чие от сплавов с карбидным упрочнением) по результа­ там измерения твердости нельзя обнаружить перегрев.

щественно изменить свою стойкость. В то же время изме­ ненийструктуры или твердости обнаружить не удается і .

Зоны перегрева при больших температурах выявляют­ ся макротравлением. На макрошлифах заметны участки с оплавленными границами зерен. Исследования показа*

157