Механикалық

Молекулярлы-механикалық

Коррозиолы-механикалық

Абразивті

Фреттинг-коррозия

Қышқыл

Шаршау

Селективті аудару

Адгезиялы

6.1 – сурет. Қажу механизмінің классификациясы.

Қажу жалпы түрде келесі факторлармен анықталады:

• үйкелетін материалдардың уйлесу қассиеттері;

• Беттік байланасу сапасымен (тазалық класымен, майлағыштың болуымен);

• қозғалыс сипатымен (сырғу, тербелу, соққы, ағым);

• жылдамдықтың өзара қозғалысымен;

• жүктеме деңгейімен;

• бөлшектердің немесе үйкеліс асқынған кейбір басқа материалдарды, қатысуын бөліп түртуі;

• коррозиялық процестердің дамуы.

Бұл факторлардың жиынтығы, жиі бөлуге болмайтын, тозу процесін теориялық сипаттамасы қиындатады және көптеген жеңілдіктерді жүгінуге мәжбүр етеді. Қорытындылар мен ұсынымдар нәтижесінде сипатқа ие болмайды. Әдетте тозу бастапқы осы сәйкес біз тозуға төзімділігін арттыру немесе басқа әдістерді таңдау керек, олардың біреуінің басым бір мезгілде бірнеше тетіктері аралас жүреді.

Абразивті қажу дәстүрлі әдіспен күрес жоғары қаттылық болып табылады, материалдарды таңдау салдарынан мүмкін, және күшейтетін өңдеумен: термиялық, химико-термиялық өңдеу, беткі пластикалық деформация, беткі қаттылық пен жүйелі көмекті қолдану. Шаршау мен қажу салдарынан циклдік әсерлер, үйкеліс беттік шағын проекциялары белгілі.

Шаршаған тозу циклдік беткі әсерлерден бір денеден екінші денеге, ерекше қысым артқан сайын қажу өсу керек екені анық. Дегенмен, бұл қысымды геометриялық бөлшек өлшемдері ағымдағы күш қатынас ретінде қарастыруға болмайды, өйткені нақты байланыс ауданы аз болады, номиналды беткі ауданға қарағанда. Бір – біріне циклдік басу сырғымалығы (мерзімді созылу сүйемелдеуінен және қысу өзгерістері) жинақ шаршау зақымдалған кедергіде дислокация кластерлерге әкеледі.

Туындаған субшағынсызат шағынсызатқа қарай өседі және жергілікті жойылу бетіне әкеледі. Бетіндегі қысу қалдық кернеулер түбегейлі құралдары жоғары шаршау беріктігі болып табылады, және беткі қаттылықтың жоғарлауы. Сонымен қатар, жедел жою беткі қабатта жүрмейді, ал белгілі бір тереңдікте. Әдетте, ол барынша ығысу кернеулер пайда болады деп түсіндіріледі, бірақ статикалық есептер шешіледі және ассимметрия циклі сипатын есепке алынбайды.

Басқа үйлесімсіздігін атап өткен жөн: қаттылық өскен сайын қажуға қарсыласу да өседі, осы себептен нақты байланыс ауданы кішірейеді, және сондықтан нақты қысым артады, жұмыс жасауы нашарлайды және қажу процесін жетелдету керек. Шаршау қажулықпен күресу әдісі жоғары қаттылықтың пайда болуы жатады, төзімділік шегін арттыру, ерекшелік кернеу концентраторына, тұтқыр қабаттарының жарылуын тоқтату, және де тиімді құрылымдарды құру.

Қажу – таңдау жағдайында ауыстыру нашарлауы атомдық оқиғалары жанасу аймақта сипатталғаны белгілі, жұмсақ металл атомдары қатты бетіне өткен кезде, белгілі бір қалыңдыққа жеткенде қабат қайтару ауысуына бұзыла бастайды. Төзімділіктің жоғарлауы бұл жағдайда үйкелетін материалдар мен майлағышты құрамы дұрыс таңдау арқылы қол жеткізіледі.

5.4 Практикалық жұмысты орындау мысалы (тапсырманы шешу)

5.4.1 Тапсырма: Үлкен циклдік жүктеме жұмысы үшін 70 мм диаметрі білікті жасау үшін болатты таңдау [3].

Талаптары:

1) σ_т– 750 МПа-дан төмен емес;

2) σ_-1–450 МПа-дан төмен емес;

3) КС – 900 кДж/м² –тан төмен емес.

Табу:

• талаптарғы сай болат маркасын таңдау;

• термоөңдеу және оның режимінің қажеттілігін анықтау;

• нәтижесінде алынған шағынқұрылымын сипаттау;

• соңғы термоөңдеуден кейін механикалық қасиеттерін көрсету.

Қосымша ақпарат:

Ст.4, 45, және 20ХН3А марка болаттары таңдау үшін ұсынылады.

5.4.2 Шешімі:

Болаттың құрамы мен механикалық қасиеттері туралы мәлімет 5.1-5.2 кестелерде көрсетілген.

5.1 – кесте.

Болаттарды таңдау үшін ұсынылған құрылым.

Марка	C,%	Mn,%	Si,%	Cr,%	Ni,%	S,%	P,%
Ст.4	0,18-0,27	0,4-0,7	0,12-0,30	≤ 0,3	≤ 0,3	≤ 0,05	≤ 0,04
45	0,42-0,50	0,5-0,8	0,17-0,37	≤ 0,25	≤ 0,25	≤0,045	≤ 0,04
20ХН3А	0,17-0,23	0,3-06	0,17-0,37	0,6-0,4	2,75-3,15	≤0,025	≤0,025

5.2 – кесте.

Болаттарды таңдау үшін ұсынылған механикалық қасиеттері.

Марка	σв, МПа	σт, МПа	σт/σв	δ,%	НВ
Ст.4	420-540	≥ 240-260	-	≥ 21,0	-
45	600-620 550-600	270-320	0,5	-	190-200 ≤180
20ХН3А	670-750	350-400	0,5-0,6	-	≤250

5.5 Жұмыстың орындалу тәртібі (мысалы)

5.5.1 Аққыштық шегі туралы деректер (750 МПа 200-400 МПа-дың орнына) термиялық өңдеунығайту қажеттігін көрсетеді.

Ст.4 төмен көміртекті болат шынықтыруды қабылдамағандықтан термиялық өңдеу әсері шамалы жақсартылған. Одан басқа, ол қарапайым сапалы болаттарға жатады және күкірт пен фосфордың жоғары мөлшері қамтиды, механикалық қасиеттерін төмендейді және әсіресе соққы жүктемесінің қарсыласуын. Қозғалтқыштың білігі сияқты жауапты өнімдердің сынуы машинаны істен шығарады, бағасы төмендеуіне қарамастан, тиімсіз Ст.4 қолданады.

45 болаты сапалы көміртекті классқа жатқызады, ал 20ХНЗА болаты жоғары сапалы легірленген болат классына жатқызады. Олар 0,42-0,50 және 0,17-0,23 қамтиды, тиісінше шынықтырылады. Беріктігін арттыру үшін қалыптандыру мен шынықтыруды жоғары босатумен қолдануға болады. Термоөңдеудің екінші нұсқасы қиынырақ, бірақ ол жоғары беріктік қасиеттер сипаттамаларын және де жоғары тұтқырлықты алуға мүмкіндік береді. 45 болаттарда қалыптандырудан кейін ең төменгі соққы тұтқырлығы 200-300кДж/м² , ал 500°С шынықтыру мен босатудан кейін 600-700 кДж/м² жетеді.

1 қорытынды: Біліктің динамикалық күш пен діріл әсерінен жұмыс істеу шартында шынықтыру мен босатуды қолдану орынды.

45 көміртекті болатты суда шынықтырғаннан кейін мартенсит пайда болады, бірақ төменгі қызылсынғыштықтан 20-25 мм диаметрден асатын өнімдерден, шынықтырылған қабаттың тереңдігі 2-4 мм аспайды. Келесі босату мартенситті сорбитке беткі қабатқа айналуына ұшырайды және барлық өнімнің (біліктің) құрылымы мен қасиетіне әсер ете алмайды, толық динамикалық жүктемені алады.

2 қорытынды: 45 көміртекті болаты бөлім бойынша 70 мм диаметрі бар біліктің қажетті деңгей қасиеті болмайды.

20ХН3А болаты қызылсынғыштықты жақсарту үшін хро мен никельмен легірленген. Шынықтырудан кейін бұнда жеткілікті біртекті құрылым мен механикалық қасиеті 75 мм диаметрі немесе өнім дайындама қимасында қалыптасқан, тіпті қажетті мөлшерден сәл арттырады. 20 ХНЗА болаты үшін [4] бойынша, стандартты термоөңдеу режимі ұсынылған.

• 820-850°С майда шынықтыру.

Ст4 болаты үшін суда емес, майда шынықтыру, аз кернеу туындайды, сол себептен аз деформация болады. Шынықтырудан кейін мартенсит болатының құрылымының қаттылығы 50 HRC-дан төмен емес.

• 520-530°С босату. Босату морттылығын алдын алу үшін, сезімтал болаты хроммен (немесе марганец) және никельмен, қыздырудан кейін білікті майда ауыстыру қажет. 75 мм диаметрлі өнімді 20 ХНЗА болаты механикалық қасиеті термоөңдеуден кейін манығын тең:

– уақытша қарсыласу σ_в, МПа ……….900-1000;

– аққыштық шегі σ_0,2, МПа …………………750-800;

– төзімділік шегі σ_-1, МПа …………… 400-430;

– соққы тұтқырлығы КСU, кДж/м²……………..900;

– салыстырмалы ұзару δ, %........................8-10;

– салыстырмалы қысу Ψ, % ………………….45-50.

3 қорытынды: 20ХН3А болаты термоөңдеуден кейін сұраныс тапсырма талаптарын қанағаттырады және 70 мм диаметрлі білікті жасауға қолдануға болады.