5.8.4 Трещины повторного нагрева

Трещины повторного нагрева образуются в процессе высокого отпуска сварных соединений с целью снятия сварочных напряжений. Они характерны для низколегированных и легированных сталей, в особенности для перлитных жаропрочных Сr-Мо-V сталей. Трещины представляют межкристаллическое разрушение в крупнозернистой части ЗТВ. Критический интервал температур растрескивания 500…700°С.

Склонность к трещинам повторного нагрева зависит от состава стали, микроструктуры ЗТВ и величины остаточных сварочных напряжений. Наличие в составе Сr, Мо, V, а также Сu, Ti, Nb и примесей Р, S, Sn, и других способствует появлению склонности к растрескиванию.

Меры предотвращения трещин повторного нагрева предусматривают выбор рационального легирования стали, особенно уменьшение до возможного минимума содержания Мо и V, снижение уровня остаточных напряжений в сварных узлах и повышение температуры отпуска свыше 700°С.

5.9 Хрупкие разрушения

Хрупкое разрушение характеризуется тем, что оно не сопровождается заметной пластической макродеформацией и происходит при действии средних напряжений, не превышающих предела текучести. Траектория разрушения близка к прямолинейной, излом нормален к поверхности и имеет кристаллический характер. Хрупкое разрушение, как правило, является внутрикристаллическим. Разрушение в большинстве случаев происходит под действием нормальных напряжений и распространяется вдоль наименее упакованной кристаллографической плоскости, называемой плоскостью скола (отрыва). Однако при некоторых условиях эксплуатации (водородное насыщение, коррозия и др.) хрупкое разрушение может быть межкристаллитным. Хрупкое разрушение часто происходит внезапно и распространяется с большой скоростью с малыми затратами энергии. В ряде случаев оно приводит к катастрофическим разрушениям сварных конструкций в процессе эксплуатации.

Процесс хрупкого разрушения может включать три этапа: возникновение трещин, медленное (стабильное) ее развитие и лавинообразное (нестабильное) распространение разрушения. Отдельные конструкции допускают к эксплуатации с трещиной или трещиноподобным дефектом при условии контроля над их медленным развитием и своевременного предупреждения лавинообразного разрушения.

Снижение степени охрупчивания металла сварных соединений достигается технологическими и металлургическими способами. Для низкоуглеродистых сталей это высокий отпуск сварных соединений. Для легированных сталей технологические меры аналогичны применяемым для предотвращения холодных трещин. Весьма эффективными являются металлургические методы. Легирование сталей Mo, Ni, снижение содержания вредных примесей S, P, О₂, N₂ и Н₂ уменьшает их склонность к хрупким разрушениям.

Лекция № 6. Обеспечение качества машин на операциях сборки

6.1 Сборка и формирование основных показателей качества машин

Качество машин и его главный показатель - надежность - определяются надежностью соединения деталей. Технологический аспект рассмотрения надежности соединений становится одним из важнейших и исследуется наряду с аспектами конструкционным и эксплуатационным.

Казалось бы, возможно создание машин, надежность которых обеспечивается исключительно с помощью рациональных конструктивных решений. Действительно, на практике возможно создание таких машин, надежность работы которых будет выше надежности составляющих ее элементов. Этого можно добиться, используя обратную связь и самодиагностику состояния отдельных соединений и машины в целом, применяя устройства адаптивного управления, используя резервирование и прочее.

В частности, в экспериментальном плане создан металлорежущий станок, каретка которого перемещается по направляющим, имеющим существенное по величине отклонение от прямолинейности, т. е. является волнистой, но, несмотря на это, траектория ее движения оказывается практически прямолинейной. Задача решается благодаря подкачке масла в гидростатические направляющие каретки, в зависимости от отклонений при ее перемещении относительно луча света. В данном случае конструктивными методами проблема решается так, что из неточных элементов создается весьма точная самонастраивающаяся машина.

Аналогичные машины имеют весьма сложную компоновку и состоят из очень большого числа элементов, работающих на электрической, электронной, пневматической, гидравлической и механической основах. При этом увеличение числа элементов системы снижает ее надежность. Кроме этого, указанные системы весьма дороги.

Наиболее приемлемым оказывается создание качественных машин простой компоновки, собранных из надежных соединений. В большинстве случаев при этом достижение показателей качества связано с технологическими причинами. На сборке таких машин приходится сталкиваться с действием объективных закономерностей, проявляющихся при сопряжении различных деталей, имеющих различного рода отклонения от идеальных образов и состояний. Задача осложняется тем, что и физико-механические свойства материала собираемых деталей имеют также отклонения от номинала.