3 ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ РАЗДЕЛ
3.1 Исследование свойств диффузионного слоя быстрорежущих сталей
Измерение внутренних напряжений в деталях, является ключевой задачей для определения работоспособности изделий при их работе в условиях контактного взаимодействия. Накопление внутренних напряжений в поверхностном слое деталей создает условия для возникновения и развития в нем трещин, причем в основном усталостного характера. Наиболее опасными являются напряжения растяжения.
Техника эксперимента по определению внутренних напряжений различается по роду физической величины, применяемой для оценки напряжений и способу ее регистрации. По этим признакам все известные методы измерений можно разделить на механические, связанные с измерением деформаций, интерферометрические, использующие отражение различных видов излучения от деформированной поверхности, среди которых выделяется рентгеноструктурный метода, также диссипационные, оценивающие напряжения по рассеянию энергии магнитного, аккустического или теплового поля.
Измерение напряжений осуществляется по величине деформаций, вызываемых этими напряжениями, при последовательном удалении материала детали и образовании новых свободных поверхностей. В результате получается ряд значений внутренних остаточных напряжений и деформаций, по которым строится деформационная кривая и эпюра напряжений.
Механические методы:
По способу образования свободных поверхностей известны четыре метода определения напряжений: растачивания колец, колец, разрезки колец и кубиков.
Метод растачивания заключается в растачивании (или обтачивании) диска до некоторого диаметра, что эквивалентно приложению на этом диаметре напряжений, обратных по знаку существовавшим до расточки внутренним. Измеряя величину перемещения на внешнем (при расточке) и внутреннем (при обтачивании) радиусах или окружную деформацию по известным формулам легко рассчитать напряжения.
Метод колец предложен Н.В. Калалуцким и основан на вырезке тонких колец с последующим измерением диаметра кольца или окружной деформации. При этом приближенно можно считать, что радиальные и окружные напряжения на осевой линии кольца отсутствуют. Изменение диаметра кольца прямой формулой связано с величиной внутренних напряжений.
Метод разрезки колец предложен Н.Н. Давиденковым и заключается в последовательной вырезке из диска колец, их разрезке по образующей и измерении возникающего при этом изменении диаметра кольца. Определив эту величину для ряда колец, строят деформационную кривую и определяют по ней остаточные внутренние напряжения.
Метод кубиков заключается в вырезке из диска по образующей последовательного ряда кубиков. Принимается, что образовавшиеся поверхности кубиков свободны от внутренних напряжений, поэтому измерив деформации на поверхности кубика простыми формулами определяем внутренние напряжения.
Преимуществами механических методов измерения напряжений является простота аппаратуры для их проведения и интерпретации результатов. В отношении преимущества каждого из методов следует отметить, что способ растачивания дает наибольшее количество значений деформаций, метод колец позволяет измерять сильно изменяющиеся по поверхности деформации, метод разрезки колец имеет наибольшую точность, а метод кубиков определяет сразу составляющие деформации в радиальном и тангенциальном направлении.
Недостатками точности всех механических методов является: исходное допущение об отсутствии осевых напряжений, (на самом деле при разрезке эти напряжения перераспределяются и накладываются на радиальные и тангенциальные, что искажает исходную картину напряженно-деформированного состояния), механические методы требуют разрезки исследуемой детали, что вносит дополнительные погрешности в измерения. С другой стороны разрушение детали в процессе контроля исключает использование этих методов в технологическом обеспечении производства.
Интерференционные методы:
Данные методы основаны на разной отражающей способности участков поверхности, находящихся в различном напряженно-деформированном состоянии. В зависимости от вида используемого излучения различают: оптическую и голографическую интерферометрию и рентгеноструктурный анализ.
Метод оптической интерференции заключается в следующим: белый или монохромотизированный свет фокусируется на участке поверхности, имеющей предварительно нанесенную дифракционную сетку, полученная на светочувствительном элементе дифракционная картина служит базовой при определении напряжений, создающихся затем на исследуемом участке поверхности. Накопление напряжений создает деформации, измеряемые по изменению дифракционной картины.
Голографическая интерферометрия основана на применении лазерного излучения преимущественно от импульсного лазера. Получение голограммы осуществляется пересечением на поверхности светочувствительного элемента двух лучей лазера: отраженного от участка деформированной поверхности и так называемого проявляющего луча, идущего непосредственно от источника излучения и проходящего через коллиматор. В результате интерференции в светочувствительном слое получается исходный отпечаток исследуемой поверхности. Дня получения второго отпечатка в исследуемый образец вносится искусственное возмущение, например высверливается отверстие. Наложив два отпечатка друг на друга получают голограмму, дающую полную картину напряжений на исследуемой поверхности.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.