filebar
Методические пособия по сварочным работам

Механические свойства металла в свариваемом контакте

В практике прочностных инженерных расчетов наиболее часто используется величина предела текучести металла.

Предел текучести (физический), согласно стандартным определениям, представляет собой напряжение, соответствующее наименьшей нагрузке площадки текучести, когда деформация образца происходит без увеличения нагрузки.

Если испытываются материалы, у которых площадка текучести на диаграмме растяжения не фиксируется, то определяют условный предел текучести, соответствующий той нагрузке, при которой образец дает остаточную деформацию, равную 0,2 %.

Однако все эти показатели относятся к деформациям растяжения стандартных образцов, в то время как практические за-дачи сводятся к расчету деформации моделей, деталей и конструкций, значительно отличающихся от стандартных образцов и по видам нагрузки, и по своей геометрии, и по масштабам, и по размерам. Тем не менее обойтись без понятий и величин предела текучести металла невозможно. Поэтому следует всякий раз помнить, какие поправки на численные значения предела текучести надо использовать при деформациях расчетных моделей, различающихся геометрией, масштабом, скоростями приложения нагрузки и т. д.

В Институте машиноведения АН СССР проводились точные измерения фактических площадей контакта различных металлов при разных давлениях и разных степенях обработки поверхности. По профилограммам легко подсчитываются давления, относящиеся к контурной площади контакта и к фактической. Оказалось, что при давлениях на контурную площадь пластин из стали 10, равных 2- 108 Па, давления, отнесенные к фактической площади контакта, получаются порядка 1010 Па. Такая цифра заставляет искать объяснений — действительно ли в масштабах микровыступов металл способен выдерживать такие перенапряжения. Разумеется, при пластической деформации каждого микровыступа в нем появляются во множестве, дополнительно к имевшимся, дислокации и точечные дефекты (вакансии, междуузельные атомы). Эти микродефекты значительно увеличивают сопротивление деформации каждого микровыступа.

Однако, как показано в следующем параграфе, следует учитывать, что все впадины между микровыступами заполнены осколками оксидных пленок и целым роем адсорбированных газовых и жидкостных молекул. Следовательно, фактическая площадь, фиксируемая профилограммой, не определяет площадь той действительной подушки, на которую опирается приложенная сила. Но и в вакууме не происходит полное смятие всех микровыступов, несмотря на давления, даже превышающие предел текучести. Надо иметь в виду, что микрогребешки не только опираются один на другой, но и внедряются в промежутки между собой, переходя во множестве от сдвиговых пластических деформаций к всестороннему сжатию. При такого рода напряжениях металл может выдерживать и давления значительно более 1010 Па, хотя свойства его при этом могут существенно измениться.

Энергия кристалла складывается из кинетической и потенциальной. Кинетическая энергия — это колебательное движение частиц кристаллической решетки. Потенциальная энергия — это энергия связи каждого атома со своими соседями. При сообщении какому-то микрообъему металла всестороннего высокого давления потенциальная энергия кристаллов растет и в связи с этим развиваются силы отталкивания между атомами. Эти силы преодолеваются тем большими давлениями, чем ближе ока-зываются атомы расположенными друг к другу. Сближение атомов, если оно произведено при давлениях порядка 1010 Па, уже коренным образом может менять не только механические, но и химические свойства вещества, поскольку можно добиться TCJTO, что внешние, валентные электронные оболочки атомов будут вдавлены во внутренние. Вполне допустимо предполагать, что при взрывных давлениях порядка 1010 Па такого рода процессы в некоторых микрообъемах могут наблюдаться. Ещё более вероятны два совершенно противоположных процесса: залечивание всех микродефектов и создание идеальной кристаллической структуры; создание и закрепление сверхнормального количества дислокаций. Оба эти процесса, хотя и в разной мере, но сильнейшим образом увеличивают сопротивление металла любым нагрузкам.

Весьма существенно, что при всех практически возможных ударных нагрузках способность поверхностных слоев оказывать сопротивление деформации нарастает в процессе восприятия удара и опережает скорость распространения ударного давления.

Снять в аренду или купить производственные помещения в Бишкеке вместе с рабочей инфраструктурой.
Яндекс.Метрика