1.3.4. Длительная прочность и триботехнические характеристики материалов

Длительную прочность характеризуют временем до разрушения образца при фиксированном напряжённом состоянии и заданной температуре (рис.1.21).

Рис.1.21. Зависимость предела длительной прочности от времени нагружения

Предел длинной прочности – максимальное напряжение, не вызывающее разрушения материала при заданной температуре за определённое время. Запись =120 МПа означает, что при температуре 700 С материал не разрушается при амплитуде напряжения равной 120 МПа в течении 10 000 часов.

Разрушение образцов при длительном нагружении предшествует деформация ползучести. Ползучесть - непрерывное пластичное деформирование материала под действием постоянной нагрузки. Кривая ползучести – зависимость относительной деформации от времени нагружения приведена на рис.1.22. (АВ - участок 1 неустановившейся ползучести; ВС - участок 2 установившейся, идущей с постоянной скоростью ползучести; СD - ускоренная ползучесть и разрушение в точке D, - деформация в момент приложения ).

Рис.1.22. Кривая ползучести

Предел ползучести - максимальное напряжение, при котором скорость или деформация ползучести за определённое не превышает установленного ТУ значений, определяется по определенной методике при растяжении материала.

Триботехнические характеристики материалов определяют эффективность их применения в узлах трения. Основными являются износостойкость, прирабатываемость и коэффициент трения.

Износостойкость – свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию при трении. Отношение значения износа U (линейного, объёмного или массового) к времени , в течении которого он возник или к пути L, на котором происходило изнашивание, называется скоростью и интенсивностью I изнашивания, соответственно. Износостойкость материалов оценивают величиной обратной и I. На графике (см. рис.23) зависимости износа U и его скорости V от наблюдается три участка:

1 – начальное изнашивание, соответствующее приработке узла трения (изменяется форма, размеры и структура поверхности);

2 - установившееся (нормальное) изнашивание с постоянной скоростью;

3 - резкое возрастание изнашивания (катастрофический износ, вызывающий разрушение узла трения).

Прирабатываемость - свойство материала уменьшать силу трения, температуру и интенсивность изнашивания в процессе приработки.

Рис.1.23. Зависимость износа и скорости изнашивания от времени

Коэффициент трения – отношение силы трения двух тел к сжимающей силе. Он зависит от скорости скольжения, давления и твердости трущихся образцов.

Триботехнические характеристики относятся к узлу трения и зависят от следующих факторов:

• внутренних, определяемых природой материалов;

• внешних, характеризующих вид трения (скольжение, качение) и режим трения (скорость, нагрузка, температура);

• среды и вида смазочного материала.

Совокупность этих факторов обуславливает вид изнашивания: механическое (абразивное, гидро- и газообразное, эрозионное, кавитационное, усталостное и др.); коррозионно-механические; электроэрозионное.

Износ обусловлен работой сил трения, которые вызывают деформирование поверхностных слоев трущихся тел, изменение их структуры и т.д. Объемные свойства материалов слабо влияют на протекание этих процессов, поэтому предсказать триботехнические характеристики материалов по другим свойствам невозможно. Они определяются экспериментально в результате специальных лабораторных, стендовых и эксплуатационных испытаний.