Знакопеременное кручение олова в связи с проблемой усталости металлов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, Новокрещенов П.Д.

• Новокрещенов П.Д.
• 1949

Заключение диссертации по теме «Другие cпециальности», Новокрещенов П.Д.

Основные результаты исследования, приведены в таблиц це 6. Из испытанных 45 образцов, при =- .46°, </о -+£00° и 360° был о установлено во всех случаях закономерное влияние реютягивающего груза на число циклов до-разрыва образца.

При У*0 46° -увеличение .растягивающей нагрузки, с 119 Г до 337 Г сокращает в 4,3 р.аза число циклов, не-г обходимое для разрушения .образца. При больших ££ (+1Ю0° и - 360° ) это влияние' проявляется еще ярче. Так,например, при = - -200° увеличение растягивающей нагрузки с 119 Г до 33? Г сокращает число циклов до разрыва почти в 7 раз.

С увеличением растягиващей нагрузки при - 46е щ

- 203° растет относительное удлинение образца.■

Наибольшее значение максимального крутящего момента С >„ ПРИ малых растягивающих нагрузках ( 72 Г. , 119 Г), при - СЛ =- 46° и - 200°, остается практически не зависящим от растягивающей нагрузки.

При Л = * 360° наблюдается уменьшение крутящего момента с увеличением нагрузки.

- 70-1

9о -1 46° Таблица 6.

Растят ив аад. нагрузка Р в траншах. . . " "V. \ ■ 1 119 ! ) 1 - 1 .337' .- .-----------------

1 образца . I 2 3 4 5 Ср. I щ ' 3 4 5 СР. 1 2 3 4 5 Ср.

Иаксшл даут,-момент (Мт^/Ад, 18,4 18,1 18,6 18,4 18,0 18,3 18, В 17,8 ! 18,0 17,9 18,1 18,0 :18,0 18,2 . 18,2 18,2 17,8 18,1. :

Относитальн. удлинение ¿- в ах. 50 51' 56 50 52 51,8 48 51 50 55 58 75 63, 63 55 48 60.6 :

Чшело даклов до; разрыва тг 165135 150 ,158. „ 151 65 .§§ 63 64 65 63,8 44 37 < 37 32 30 36,0 : t ЙС0°

Т^тягйваЩТ нагрузка Р в граммах. Т 119 - -г- 337 О •

Ж" образца 1 г п о 4 5 Ср. I 3 4 5 ' Ср. 1 2. п О 4 5 ' „Ср.:

Максим, нрутящ момент. Ш>»)/>м, 28,1 27,6 97 с> 39,0* 26,8 28,3 . 27,6 27,6 28,8 .28,0 . 28,0 .28,0 27,4 26,4 27,1 26,6 £6,6 26,8

Относительное удушение £ ПО 99 97 85 . 85 99 . 100 83 ; 83 89 90,8 ,.68 67 70 . 29 60 64,8 :

Число циклов ло разрывав СЖ ас; ЯР. тт ОА ОА & 60 59 73 С.О ъ ТА П ТА :П] Т Г г-, ж л, - с г ^л ли ■ ■ • • Ус = ± гео° '

Рас тот ивающа^ГТ нагрузка Р : 72 119 337

Р образца : I 2 3 4 5 Ср. : I ё 3 4,. 5 6р. I % О 4 5 'Ср. ;

Макс ш.м. до у т ящ момент, • 30,й 30,6 29,6 £9,6 30,0 30,-0 : 28,6 29,0 90 Т ' «с*«-' ^ 4. 29,3 . 28,8 28,9 28,0 { } й 27,6 . 26,8 27,4 ;

Относит.удлинение £ в |>. Чйсл о~ 5клов" ~ до разрыва П : 86 96 86 87 85 88 86 78 84;;"' 86 86 84 58 50 54 . 56 57 55 • ^ 76 • 72 ,80. 79,6 ; 40 30 . 35 . ЗЕ 37- 35-. . 6 1 6 5,5 5 . 5 5,5 ;

- — -----— --.----- „' -------- ------ —■— —------ -------- -------- --------- ------- ------- ------

Полная каршна этого исследования приведена на рис* 34,35 и 36. Кривые а) дают изменение максимального крутя--щего момента от числа циклов знакопеременного кручения., а кривые Б) являются диаграммами ¡растяжения тех же скр.учи« ваешх образцов,по которым строились кривые а). ,

Диаграммы относительного удлинения являются как бы размытыми зеркальными отражениями кривых крутящих моментов с ескаженэями,особенно в начальной стадии деформации, которая является наиболее интересной для исследования.

С увеличением растягивающей нагрузки и угла закручивания область разброса значений крутящих моментов умень-шается.При закручивании образца на - -360 наблюдалась прекрасная'повторяемость результатов, в то время как удли*-нение имело значительный разброс значений.

Интересно .отметить,что отдельные образцы,давая в процессе испытания большей разброс значений относительного удлинения от, некоторого его среднего значения, полученного в тех же условиях, имела одинаковые значения крутящих-моментов.' :

Если при чистом кручении: С без растяжения) шейка на образце не обнаруживается, то;в наших опытах она наблюдалась. При малых углах закручивания она была такой же., как при обычном растяжении- При больших углах наблюдалось по- , явление двух, трех шеек. Это показывает,во-первых,что об- : разец в месте появления шейки; упрочняется. Происходит,,так называемое,геометрическое упрочнение,вызванное влиянием шейки как надреза,который у пластичного металла,как олово,, у, =±46' г= 4-мин

Рис.

J\J\

РиС.^1. ¡¿о. Зависп1,:ост1 ; #ксш :?шьного кг у л-~ цзго момента клЛ:2 относштель -ного удлинения от числа циклов три разных растаивающих на-груаках.~ г« с. об.Зависимость максимального крутящего момента Щ и относительного удлинения СО от числа циклов при разных растягивающих наг-• • рузках. вызывает повышение сопротивления пластической деформации, после перехода максимума напряжений внутрь образца (100). Во-вторых,с уменьшением, диаметра шейки происходит,резкое снижение действия касательных напряжений. В результате этих факторов развитие шейки может прекратиться;. В новом слабом месте концентрация значительных напряжений приво -дит к образованию второй шейки . и т.д-. Такой-образец подвергается пластической деформации больше-,чем.образец, с одной шейкой. Этим можно объяснить .большой разброс значений относительного удлинения при -больших углах знакопеременного кручения.

Хорошая повторяемость результатов измерения крутящих моментов получается за счет упрочнения в шейке при пласти ческой деформации.

Образец при кручении с одновременным растяжением.удлв няется равномерно до появления шейки.

Если в оставшейся части образца после образования шей ки нет слабых мест,то в пластическом растяжении участвует весь образец»

Б9йки," пал ученные при малых и больших утл ах закручивания, отличаются по внешнему виду:так в первом случае она короткая,а'ВО втором длинная и тянется по всему образцу. Образец при этом имеет коническую форму.

На отдельных кривых изменения удлинения от числе циклов наблюдаются перегибы,происхождение которых связано с появлением шейки. Кривые рис¿36г&наглядно показывают момента появления шейки. При' малом угле закручивания

Рис. 36-А. Зависимость относительного удлинения от числа циклов при разных амплитудах.

С 9о = 1 ¡§0°).с появлением шейки резко уменьшается рост удлинения,и только перед разрывом образца этот рост приближается к первоначальному значению. С увеличением угла закручивания деформация в самой, шейке увеличивается с 5$> при Уо 80° до при-' больших- амплитудах.

Если в средине опыта прекратить знакопеременное .кручение, то и удлинение образца прекращается.Образец,- оставленный под нагрузкой в течение суток,также-не давал за- ( метного удлинения. Возобновление такого кручения давало в первые циклы некоторое увеличение крутящего момента по сравнению с тем значением, которое было перед остановкой прибора. Образец во время паузы успевал "самозалечиваться" и тем самым увеличивал, прочность в начале повторного испытания.

Результаты исследований,проведенных при разных растягивающих нагрузках и разных амплитудах,показывают',что как в первом., так и во втором случаях наблюдается рост пластичности образца.( до некоторого предельного значения растягивающей'-: нагрузки и угла закручивания,после чего наблю-/ дается обратная картина), причем этот рост в большей с те - / пени зависит от угла закручивания,чем от растягивающей | нагрузки.

9. Влияние величины кристаллитов на пластичность олова при знакопеременном кручении.

Усталость металла связана с пластическими деформациями, сопровобщающимися. упрочнением.Пластическая деформация зависит от цалого ряда.факторов,одним из которых является величина, кристаллитов.

Известно,чт© с увеличением размера кристаллитов умень шается упрочнение и твердость, сопротивление пластическим деформациям' уменьшается и металл становится более пластич ным, приближаясь по своим свойствам к соответствующим характерце тикам монокристалла.

Влияние величины кристаллитов на пластичность -олова при одностороннем кручении было -исследовано Б-Д. Кузнецовым ж Л. А. Йвирк (101).

Исследование этого влияния при -знакопеременной деформации представляет большой практический интерес в связи с объяснением влияния на усталость масштабного фактора и способности металла выдершвать повторную пластическую деформацию.

Для выяснения последнего вопроса мы провели исследование знакопеременной деформации кручения олова с амплитудой - 1 120° на мелкозернистых, и крупнозернистых поликристаллах и монокристаллах при'.одних и тех же механических условиях (. Т = 3,5 мин. е Р = 119 Г). Образцу мелкозернистой структуры получали после протяжки прутка . через очко волочильной доски.Крупнозернистые образцы получали путем 4-х часового отжига в цилиндрической электрической печи при. температуре. 180° С.

На рис. 37 приведена зависимость максимального крутящего момента от числа цнклое ъ для Ус = .£ 120° -при Т = 3,5 мин,/и Р 119 Г. Кривая I построена дня мог-нокристалла,а кривые П и 12 - для поликристаллов с крупным и мелким зерном соответственно.

Эксперимент ( таблица 7, рис. .37) показал,что наиСсль шее значение крутящего момента { Ж»г )>*ах при знажшеремен— ном кручении сильно растет с уменьшением размера зерна и. число циклов,необходимое для максимального упрочнения образца, сокращается.