Виды и классификация разрушений 15

Введение 3

1 Внешние механические воздействия 5

Прочность обрабатываемых металлов 8

Виды коррозии металла 10

Виды и классификация разрушений 15

Список использованных источников 28

ВВЕДЕНИЕ

На протяжении многих веков человечество сталкивается с проблемами прочности и разрушения твёрдых тел. Издавна приходится решать проблемы прочности при постройке различных сооружений, машин и механизмов. Бы- ли успешные попытки решения вопросов прочности при строительстве хра- мов, дворцов и других инженерных сооружений. Однако были на этом пути и неудачи. Одна из крупнейших аварий, случившаяся в древности, описана римским историком Корнелием Тацитом. Он сообщает о разрушении амфи- театра в Фидене недалеко от Рима в 27 году нашей эры. Во время гладиатор- ских боёв огромное здание амфитеатра разрушилось. «Это бедствие,— пишет К. Тацит,— унесло не менее жертв, чем их уносит кровопролитнейшая вой- на...». Общее число жертв составило 50 тысяч человек. Следует заметить, что аварии, подобные описанной, случались не только в древности, но и в средневековье. К сожалению, не обходятся без них и в наше время. Несмотря на то, что проблемы прочности материалов очень важны и имеют огромное значение в развитии научно-технического прогресса, первые научные исследования в этой области появились только в эпоху Ренессанса. Они выполнены величайшими представителями этой эпохи: Леонардо-да-Винчи и Галилео Галилеем. Дальнейшее развитие этой науки связано с именами Р. Гука, Ш. Кулона, Б. де Сен-Венана, О. Мора, С.П. Тимошенко и других выдающихся учёных. В XX веке катастрофические разрушения продолжались на суше, на море и в воздухе. Взрывались мощные паровые котлы, разрушались громадные военные корабли и пароходы, хотя рассчитаны они были по всем правилам современной науки о прочности, науки, которая, казалось, достигла совершенства. Попытки установить истину в натурном эксперименте объяснения не давали. Так, в 1903 г. британские ученые провели испытание настоящего эскадренного миноносца на прочность. Миноносец «Вулф» был заведён в сухой док и поставлен сначала на одну подпорку посередине, а затем на две по краям, как будто бы в шторм он оказался на гребне одной волны или двух волн. После этого испытания были продолжены в открытом море во время жестокого шторма. Оказалось, что в течение всего эксперимента приборы не смогли обнаружить напряжений выше 90 МПа, а прочность корабельной стали составляла тогда примерно 390–440 МПа. Такой же запас прочности следовал из расчётов по теории балок, но утешение в этом было слабое, поскольку отмечались случаи, когда ломались пополам пароходы, максимальное напряжение в корпусах которых не превышало по расчётам одной трети от предела прочности стали. Накапливавшийся печальный опыт показал, что опасными местами корпуса корабля являются различные люки, отверстия и вырезы, — именно вокруг них появлялись трещины, которые от неравномерной загрузки трюма или от удара волны могли со скоростью пули перерезать судно надвое, и оно тонуло так быстро, что свидетели катастрофы догадывались об этом по скрещённым мачтам, мелькнувшим в последние мгновения над волнами. Инженеры-мостостроители, в свою очередь, подтверждали, что заклёпки всегда разрушаются в местах резкого изменения сечения при пере- ходе от стержня к головке, и рекомендовали применять изобретённые в Гер- мании заклёпки с плавным коническим переходом. К подобному же выводу и тоже чисто экспериментально приходили и инженеры-транспортники, хотя предмет их огорчений — оси железнодорожных вагонов и паровозов — ло- мались в условиях усталостного разрушения, связанного с тем, что при вра- щении они подвергаются циклически повторяющемуся изгибу. Инженеры- кораблестроители пытались учитывать отверстия в расчётах и усиливать края отверстий, исходя из того, «что напряжение есть сила, делённая на площадь сечения, а значит, при уменьшении сечения за счёт отверстия напряжения в нём растут обратно пропорционально площади ослабленного сечения». К их сожалению, такой подход оказался совершенно недостаточным, а теория, от- ставшая на данном этапе от практики, смогла дать объяснение загадочного коварства отверстий лишь к началу XX века.

1 Внешние механические воздействия

Внешние механические воздействия оказывают большое влияние на кинетику процессов, протекающих на поверхностях трения. Это связано с различным изменением температуры, диффузии и адсорбции в зависимости от скорости скольжения и нормального давления.

Внешние механические воздействия, как правило, являются случайными по времени и уровням. Они, как правило, случайны по величинам уровня и частоты. Удары могут случайно перемежаться с вибрационными нагрузками различной частоты

Если внешние механические воздействия имеют более широкий диапазон частот и ускорений, конструкции с полупроводниковыми приборами амортизируют.

Механические испытания охватывают внешние механические воздействия: вибрацию, тряску (удары), воздействие постоянного ускорения.

В группе факторов внешних механических воздействий важное место занимают вибрации, возникающие при работе машин. Естественно, что изучение природы возникновения вибраций, а также их влияние на процессы трения и износа имеют большое теоретическое и практическое значение. До настоящего времени эти явления изучены недостаточно. Опубликованные работы по этому вопросу в основном посвящены выяснению причин возникновения вибраций и их устранению, классификации видов вибраций и частично изучению влияния вибраций на трение.

В зависимости от внешних механических воздействий окружающей среды и свойств трущихся деталей в материале возникают механические, теплофизические и химические процессы с преобладанием одного из них.

Важнейшими факторами изнашивания являются внешние механические воздействия - вид трения (качения, скольжения), скорость относительного перемещения трущихся поверхностей, величина и характер давления при трении.

Недостаточная сопротивляемость асбоцементных труб внешним меха -

ническим воздействиям является одним из существенных недостатков этих труб.

Обработка металлов давлением. Сущность обработки металлов давлением заключается в том, что при воздействии на металл какой-либо внешней силы (например, удар молота, давление пресса) в металле происходят изменения размеров и формы, являющиеся результатом перемещения частиц. Такое явление называется деформацией.

Если после удаления приложенной силы металл не восстанавливает полностью свою первоначальную форму и размеры, то такая деформация называется остаточной или пластической. Большинство металлов и сплавов обладает способностью подвергаться пластической деформации в результате воздействия на них внешних сил. Обработка металлов давлением и основана на явлении пластической деформации.

При обработке металлов давлением изменяется не только их форма, но и структура, а также и механические свойства. Основными видами такой обработки являются прокатка, волочение, ковка и штамповка. Заготовки, подлежащие обработке давлением, предварительно нагревают до необходимых температур. Нагрев заготовок осуществляют в угольных и нефтяных горнах; в пламенных печах, отапливающихся твердым, жидким или газообразным топливом; в электрических печах.

Сварка металлов. Для восстановления изношенных деталей и деталей, получивших повреждения в процессе их эксплуатации, широко применяется сварка. Сваркой называется процесс соединения частей в одно неразъемное целое путем нагрева их в местах соединения. Существуют различные способы сварки, которые можно разделить на две основные группы: сварка плавлением и сварка с применением давления.

При ремонте автомобильных деталей применяется в основном сварка плавлением, которая состоит в том, что свариваемые металлические части нагревают в местах соединения до расплавленного состояния, в результате чего происходит соединение этих частей без применения давления. К такому способу относятся следующие виды сварки: газовая и электродуговая.

Газовая сварка. Наибольшее применение имеет ацетилено-кислородная сварка. Процесс газовой сварки заключается в том, что кромки свариваемых деталей в местах их соединения нагревают до расплавления основного металла пламенем сварочной горелки, причем в пламя горелки вводят одновременно присадочный материал (пруток или проволоку), имеющий одинаковый химический состав с основным металлом. В результате нагрева свариваемых деталей между кромками образуется сварочная ванна, состоящая из расплавленного основного и присадочного металлов. При затвердевании этих металлов получается сварной шов.

В качестве горючего газа используют ацетилен, кислород является окислителем. Ацетилен представляет собой химическое соединение углерода и водорода. При сгорании ацетилена в струе кислорода температура пламени достигает 3200—3500° С.

Для предохранения расплавленного металла от окисления применяются сварочные порошки или пасты, называемые флюсами. В качестве флюсов применяют прокаленную буру, борную кислоту, кремниевую кислоту, хлористый калий, хлористый натрий, углекислый натрий и другие вещества.

Злектродуговая сварка. При электродуговой сварке тепло, необходимое для расплавления металла, получается от электрической дуги. Электродуговая сварка может осуществляться двумя способами: способом Славянова с применением металлического электрода и способом Бенардоса с угольным электродом.

Наиболее распространенным является способ с применением металлического электрода. Сущность его заключается в следующем. При сварке металлический электрод присоединяется к одному полюсу сварочного аппарата, а свариваемая деталь к другому. Для возбуждения электрической дуги металлический электрод, являющийся одновременно и присадочным материалом, подводят к свариваемой детали до соприкосновения с ней, а затем быстро отводят на расстояние 2—3 мм.

Образующаяся при этом электрическая дуга имеет температуру свыше 3500° С. При такой температуре металл электрода плавится, а на свариваемой детали образуется сварочная ванна из расплавленного основного металла. Капли металла с конца плавящегося электрода стекают в сварочную ванну и смешиваются с основным металлом, при застывании образуя сварной шов.

К сварке с применением давления относится контактная сварка, основанная на использовании тепла, выделяющегося при прохождении электрического тока через свариваемую деталь. При этом металл в местах соприкосновения свариваемых деталей нагревается до пластического состояния, при котором детали соединяются под действием внешнего усилия и свариваются.

Контактная сварка имеет три разновидности: стыковую, точечную и роликовую. Для сварки труб, штанг применяют стыковую сварку, а для сварки крыльев брызговиков, тонких стальных листов — точечную сварку. Роликовая сварка применяется преимущественно при изготовлении баков для масла и бензина, труб из листовой стали и т. п.

Обработка металлов резанием. При изготовлении различных деталей в большинстве случаев заготовка подвергается механической обработке резанием. Режущим инструментом с заготовки снимается лишний металл, т. е. припуск, в результате чего получается деталь заданных форм и размеров.

Обработка резанием осуществляется на металлорежущих станках. В зависимости от характера механической обработки применяются различные металлорежущие станки: токарные, строгальные, фрезерные, шлифовальные и др.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: