На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


реферат Классификация процессов старения

Информация:

Тип работы: реферат. Добавлен: 23.08.2012. Сдан: 2012. Страниц: 5. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


    Классификация процессов старения по их внешнему проявлению.
 
    Поскольку процессы старения характеризуются  сложными и разнообразными явлениями, происходящими  в материалах деталей  машины, их классификацию целесообразно  провести в зависимости от того внешнего проявления, к которому привел данный процесс. По внешнему проявлению, т.е. по деформации детали, ее износу, изменению свойств и другим показателям, можно судить о степени повреждения материала детали и, следовательно, оценить близость изделия к предельному состоянию.
    Процесс старения может затрагивать весь объем материала детали, или поверхностные  слои, либо протекать при контакте двух сопряженных поверхностей. В  таблице 1 приведена классификация  процессов старения по их внешнему проявлению и указаны основные разновидности каждого процесса.
      
 

    
    Процессы повреждения  материала детали (объемные явления)
 
    Разрушение  материала детали (его излом) относится, как правило, к недопустимым видам  повреждения. Это связано с тем, что поломка деталей в результате разрушения часто носит лавинообразный характер и протекает с большой скоростью. Поэтому расчеты, связанные с прочностью, оценивают не скорость процесса разрушения, а те условия, при которых данный процесс не возникает. Разрушение материала детали может произойти как в результате возникновения недопустимых статических или динамических нагрузок, так и при длительном действии переменных нагрузок, приводящих к усталостным разрушениям. 
 

    В первом случае будут иметь место  внезапные отказы, так как превышение внешними нагрузками допустимых значений не связано с длительностью предшествующей эксплуатации изделия. Усталостные разрушения относятся к постепенным отказам, так как при работе детали происходит изменение несущей способности материала, и время предшествующей эксплуатации (число циклов нагружения) влияет на вероятность возникновения отказа – усталостной поломки детали. 
 

    Процесс усталостного разрушения рассматривается  как три последовательные стадии:
    Начальная стадия действия циклических напряжений, когда в металле происходит накопление упругих искажений кристаллической решетки.
    После определенного числа циклов нагружений упругие напряжения кристаллической решетки достигают критической величины и появляются субмикроскопические трещины.
    Затем субмикроскопические трещины развиваются до размеров микротрещин, и происходит окончательное разрушение испытуемого образца.
 
 
 
    Обобщенная  диаграмма усталости  приведена на рисунке 1, где ABC -  кривая выносливости (кривая Велера). При напряжениях ниже длительного предела выносливости микротрещины не развиваются. A’B’C’  - линия начала появления субмикроскопических трещин и A’C’ – линия начала образования микротрещин или линия необратимой повреждаемости (линия Френча). При критическом напряжении усталости разрушение происходит через циклов (критическое число циклов).
     Рис. 1. Обобщенная диаграмма усталости.
    
    Рис. 2 Примеры разрушения деталей машин 

    На  рисунке 2 приведены типичные примеры  разрушения деталей машин. Хрупкое разрушение валков прокатного стана (рис.2,а) произошло в результате возникновения недопустимых нагрузок, которые в свою очередь, возникли из-за большого износа опор.
    Усталостная поломка вала (рис.2,б) и зуба шестерни (рис.2,в) произошла из-за повышенной концентрации напряжений, связанной с ошибками при конструировании и изготовлении, или в результате возникновения повышенных циклических динамических нагрузок при эксплуатации изделия. На характер поломки зубьев влияет распределение нагрузки по длине, вид зацепления, источник концентрации напряжений и другие факторы.
    Усталостное разрушение материала не обязательно  должно привести к поломкам детали. Возможно возникновение усталостных  трещин, которые до определенных размеров незначительно снижают работоспособность изделия, и опасность представляет в основном возможность их быстрого роста, приводящая к снижению несущей способности изделия.
    Даже  в таких ответственных конструкциях как обшивка фюзеляжа и крыльев  самолета возникают трещины (рис.2, г), распространение которых локализуют при регламентных работах или устраняют поврежденный участок, заменяя новым.
    Следует подчеркнуть, что современные методы расчетов позволяют в ряде случаев  оценить скорость развития трещин и, следовательно, указать период времени, в течение которого они будут находиться в допустимых пределах.
    Местные разрушения могут проявляться на таких деталях, как трубопроводы гидросистем (рис.2,д), когда из-за превышения допустимых значений давления или из-за понижения прочности материала  детали, например под воздействием высоких температур, происходит местное вздутие, а затем и разрушение данного участка.
    В ряде современных машин разрушение деталей может происходить в  результате большой температурной  и силовой напряженности, в которых  они работают. Так, например, в реактивных двигателях самолетов детали, образующие горячий тракт, - жаровые трубы, кожухи камер сгорания, форсажные камеры и др. – работают в условиях высоких температур, частых изменений теплонапряженности и действия вибрационных нагрузок, вызывающих переменные напряжения. На рис. 2,е показана трещина в стенке кожуха камеры сгорания реактивного двигателя, когда разрушению предшествовал прогар материала, газовая коррозия и абразивный износ стенок, а также накопление усталостных разрушений. Таким образом, разрушение материала, как проявление данного процесса старения, может являться следствием комплекса разнообразных необратимых процессов.
    Наиболее  характерным проявлением процесса старения материала является необратимая  деформация детали. Рост деформации во времени приводит к постепенному изменению начальных параметров изделия, и при высоких требованиях к точности, которые характерны для современных машин, отказ наступает значительно раньше, чем будет исчерпана несущая способность детали.
    Изменение деформации детали во времени связано, как правило, с возникновением на отдельных участках пластических деформаций. При снятии внешних нагрузок упругие деформации исчезают, а при наличии областей, претерпевших пластическое деформирование, процесс перегруппировки внутренних сил протекает более сложно, в результате чего возникают остаточные деформации.
    Например, при длительной работе вала при наличии  кратковременных перегрузок (что  особенно характерно для коленчатых валов двигателей) вал постепенно деформируется, скручивается, а его ось теряет прямолинейность. Для восстановления работоспособности применяют такой технологический процесс, как правка(рихтовка), который может сопровождаться подогревом изделия. Предельная допустимая степень деформации изделия зависит от его назначения и регламентируется ТУ.
    Пластические  деформации деталей, изменяющиеся во времени, особенно, если имеют место повышенные температуры, называются ползучестью. Ползучесть может привести к нарушению  правильной работы изделия. Например, наблюдались случаи, когда вследствие ползучести диска и лопаток газовой турбины перекрывались зазоры, предусмотренные между лопаткой и корпусом, что приводило к поломке лопаток. Ползучесть проявляется в том, что соединения теряют начальный натяг, изменяется начальное взаимное положение деталей и их форма.
    Деформация  деталей может происходить и  при напряжениях, находящихся в  пределах упругости за счет перераспределения  внутренних напряжений. Эти напряжения могут возникнуть в процессе отливки  детали или при структурных превращениях. Так, коробление станин и других корпусных деталей станков может повлиять на точность станка, если не принять специальных методов обработки.
    Если  станина имеет закаленные направляющие, то процессы деформации вызываются также  структурными превращениями в закаленном слое и релаксацией остаточных напряжений, возникших при закалке. Закаленные поверхности становятся вогнутыми, причем основная часть деформации (70-80%) происходит в первые 2-3 месяца.
    Внутренние  процессы, происходящие в материалах после их изготовления и изменяющие их структуру или состав фаз, влияют не только на деформацию изделий, но и могут привести к изменению механических, магнитных и других свойств.
    Например, появление газопроницаемости или  просачивание жидкости через стенку резервуара связано со структурными изменениями материала и приводит, как правило, к недопустимым повреждениям изделия.
    К этой же категории относятся процессы засорения или изменения свойств  жидкостей и газов, если они являются рабочими элементами машины. Например, засорение масла гидросистем или топлива двигателей, изменение свойств газа амортизаторов и т.п. 

    
    Процессы разъедания.
 
    При взаимодействии поверхности детали с внешней средой в поверхностном  слое могут происходить разнообразные  процессы старения, для которых характерна либо потеря исходного материала, либо присоединение нового материала из окружающей среды.
    В первом случае будет происходить  разъедание поверхности (рис.3) в результате нижеперечисленных процессов. Коррозия металлов и сплавов представляет собой их разрушение в результате химического или электрохимического действия среды. Разрушение всегда начинается с поверхности детали. Различают атмосферную, электрохимическую и газовую (химическую) коррозию.
    
    Рис. 3. Примеры разъедания поверхностей. 

    Атмосферной коррозии подвержены внешние части  машин при действии на них атмосферных  осадков и влажного воздуха –  кузова и кабины автомашин, обшивка  самолетов и т.п. Атмосферная коррозия является по существу одним из проявлений электрохимической коррозии, когда влажные газы и жидкие электролиты создают условия для протекания реакций окисления и восстановления (анодные и катодные реакции). Протеканию процессов электрохимической коррозии способствует неоднородность материала, когда отдельные участки поверхности обладают различными значениями электродного потенциала. Так, из-за отдельных включений, наличия пленок, различного напряженного состояния участков поверхности возникает большое число микрогальванических элементов, генерирующих коррозионный ток.
    Электрохимическая коррозия особенно характерна для подводных  частей морских судов, установок  химической промышленности, для машин  при их хранении. Газовая (химическая) коррозия возникает при контакте металлов и сплавов с сухими газами или неэлектролитными теплоносителями. Типичными примерами этих процессов являются высокотемпературное окисление деталей газовых турбин, котельных топок, клапанов двигателей внутреннего сгорания.
    Коррозия  в сочетании с действием переменного  напряжения может привести к коррозионной усталости материала. Такие элементы машин, как гребные винты судов, металлические канаты, рессоры, элементы гидронасосов часто подвергаются коррозионной усталости.
    Одним из опасных видов коррозионного  разрушения является растрескивание поверхности  при одновременном действии коррозионной среды и статических или повторно-статических нагрузок. Склонность металлических поверхностей к разрушениям в активных рабочих средах определяется тремя основными факторами:
    - свойствами металла (исходными  и измененными в результате технологического процесса), наличием в нем дефектов и неоднородностей;
    -напряженным  состоянием материала изделия,  которое определяет энергетические  условия для возникновения процесса  образования трещин;
    -воздействием  среды, которая определяет активность коррозионных процессов, а также сопутствующие тепловые, эрозионные, кавитационные и другие процессы.
    Влияние каждого из этих факторов определяет характер ведущего процесса разрушения поверхности – механического (влияние  среды незначительно), сплошной коррозии (роль напряжений невелика), коррозионного растрескивания (одновременное действие активной среды и внутренних напряжений).
    При действии на поверхность детали потока газа или жидкости при определенных условиях (большая скорость потока, наличие в нем абразивных частиц и т.п.) может привести к «размыванию», эрозии поверхностного слоя. На поверхности появляются локальные пятна, выбоины, кратеры, царапины и т.п. Интенсивность повреждения при эрозии может быть значительной, если поток газа или жидкости обладает большой кинетической энергией и может создавать высокие напряжения в поверхностном слое.
    Повреждение от эрозии в первый период развивается, как правило, с малой интенсивностью. Затем с повышением хрупкости поверхностного слоя из-за действия на него потока появляются микротрещины, и процесс разрушения протекает все с большей скоростью.
    Процессы  эрозионного разрушения поверхностей характерны, например, для деталей  глубинных насосов, перекачивающих глинистые растворы или нефть, механизмов угольных комбайнов, распределителей гидравлических и топливных агрегатов и др. Часто процессы эрозии и коррозии протекают одновременно.
    Характерным для деталей гидравлических машин  является кавитация, когда в потоке жидкости создаются пузырьки пара и  газа и при переходе в область с более высоким давлением происходит конденсация пара, и создаются условия для местного гидравлического удара. При этом воздействия на поверхность могут быть столь значительны, что появляются глубокие каверны, которые могут сливаться и создавать кратер или даже сквозное отверстие.
    При определенных условиях процессы кавитации  могут протекать весьма интенсивно, особенно, если они сопровождаются коррозионными явлениями, например, при работе механизмов в морской воде. Кавитация наблюдается в гидронасосах, гребных винтах, гидротурбинах, трубопроводах и в ряде специальных систем.
    К процессам, приводящим к потере материала  поверхности, относится также прогар, характерный для деталей, работающих в условиях высоких температур и  соприкасающихся с горячей струей газа. Этот процесс является одной из разновидностей эрозионно-коррозионных процессов, где, однако, главное влияние оказывают не те частицы, находящиеся в потоке, а их тепловое воздействие. Этот вид повреждения характерен для жаровых труб и камер сгорания авиационных двигателей, выхлопных труб двигателей внутреннего сгорания и т.п. деталей. 
 
 

    
    Процессы наростообразования.
 
    Многие  поверхности деталей машин, взаимодействуя с окружающей средой, претерпевают такие изменения, в результате которых происходит присоединение (нарост) материала и поверхность изменяет свою форму и свойства.
    Налипание на поверхность посторонних частиц происходит в результате процессов  адгезии, когезии, адсорбции, диффузии, в результате молекулярных взаимодействий, проявления различных химических связей и действия сил электрического происхождения. Типичным примером интенсивных адгезионных процессов является наростообразовние на режущих поверхностях инструментов в процессе обработки металлов. В результате действия в зоне резания высоких температур и давлений облегчается молекулярное взаимодействие между материалами инструмента и сбегающей стружки и на поверхности инструмента (например, резца) образуется нарост, который изменяет режущие свойства инструмента и оказывает решающие влияния на его стойкость (долговечность). Нарост часто проявляется в виде загрязнения фильтров (рис. 4а), внутренних стенок корпусов редукторов, открытых поверхностей (рис.4б).
    
    Рис. 4. Примеры нароста постороннего материала на поверхность детали. 

    Наростообразование  может происходить одновременно с другими процессами. Так, например, корпуса морских судов одновременно с коррозией обшивки подвергаются интенсивному наращиванию различных  водорослей и микроорганизмов, что  изменяет параметры судна (его ход).
    В отдельных случаях налипание  носит специфический для данных условий работы деталей характер и проявляется, например, в виде нагара на свечах двигателей внутреннего сгорания (рис. 4в).
    Для гидравлических систем, имеющих малые  проходные сечения, часто происходит процесс заращивания каналов, так называемая облитерация. Этот процесс связан с соударением и слипанием твердых частиц и примесей в жидкости и их налипанием на стенки гидроканалов. Процесс облитерации зависит от вязкости масла, наличия полярных молекул, способных удерживаться на стенках каналов, концентрации и размера примесей в масле, активности поля поверхности гидроканала и других факторов (Рис.4г).
    Поскольку сильное сцепление со стенкой  канала проявляется для слоев  толщиной в несколько микрон, явление облитерации особенно опасно для малых сечений гидроканалов (например, в дроссельных золотниках).
    В результате изменяется расход жидкости через канал, изменяется давление в  системе, что может привести к  параметрическому отказу системы или даже к отказу ее функционирования.
    При взаимодействии поверхности детали с окружающей средой часто происходят такие процессы, которые не вызывают ни налипания, ни удаления материала, а  лишь изменяют геометрические и физические свойства поверхности – ее шероховатость, твердость, отражательную способность, напряженное состояние и т.п. 
 
 

    Процессы старения, протекающие при контакте поверхностей.
 
 
          Наиболее характерные для машин  процессы старения протекают  при контакте двух поверхностей, особенно если имеет место их относительное перемещение. В этом случае, как правило, происходит износ поверхностей.
      Изнашиваются  направляющие элементы (подшипники и  направляющие скольжения и качения), поверхности трения фрикционных  муфт и тормозов, зубчатые, винтовые, червячные и другие передачи, цилиндры и поршневые кольца, кулачковые и кулисные механизмы, шарниры, оси и многие другие детали машин.
      Износ – это результат процесса постепенного изменения размеров детали по ее поверхности  при трении. Если речь идет о процессе разрушения поверхности, то применяют термин «изнашивание».
      Износ включает не только истирание поверхностей, связанное с удалением материала  со всей поверхности трения, но и  смятие – когда имеет место  перемещение материала под действием  сил трения, и усталость поверхностных слоев, когда под действием сил трения, и усталость поверхностных слоев, когда под действием контактных нагрузок возникают локальные очаги разрушения поверхности. Основные виды износа связаны главным образом с характером контакта поверхностей и их относительного движения.
      В табл. 2 приведены наиболее характерные виды повреждений, возникающие в результате взаимодействия двух поверхностей.

Таблица 2. Виды повреждения при взаимодействии поверхностей.
          

      Если  нет относительного перемещения поверхностей, то это, как правило, вызывает их смятение (пластическую деформацию).Смятие поверхностей является характерным видом разрушения шпоночных, зубчатых (шлицевых) соединений, упоров и штифтов, осей цепных передач, резьбовых соединений и других деталей машин.
      Относительное скольжение поверхностей вызывает их износ. При этом влияние пластических деформаций, сопровождающих изнашивание, может быть уменьшено или почти  устранено путем повышения твердости  элементов пары.
      При малых относительных перемещениях сопряженных деталей возникает специальный вид износа, который называется фреттинг-коррозией.
      При начальном касании поверхностей по линии или в точке имеется  большее число вариантов относительного перемещения тел.
      Качение без скольжения (обкатка) двух тел, как правило, вызывает усталость поверхностных слоев, которая проявляется в виде отслаивания мелких частиц металла с поверхности контакта. Это относится, например, к подшипникам качения, роликам кулачковых механизмов. При недостаточной твердости материалов и больших удельных давлениях наблюдается также смятие.
      При качении с относительным скольжением, как это имеет место в зубчатых передачах, наблюдается износ и  усталость, а в ряде случаев и  смятие поверхностей. Зона усталости  расположена там, где относительное скольжение минимально или равно нулю (в зоне начальной окружности зуба). Зона более интенсивного износа расположена в местах большего относительного скольжения (головка и ножка зуба).
      Таким образом, каждому виду взаимодействия поверхностей соответствует наиболее характерный вид повреждения.
      Следует иметь в виду, что при износе также происходят коррозия, адгезия  и другие физико-химические процессы, которые приобретают специфические  черты в результате взаимодействия двух поверхностей.
      При контакте поверхностей, если износ и не проявляется в течение некоторого периода времени, может произойти изменение условий контакта: изменение площади контактирующих поверхностей, глубины взаимного внедрения микровыступов, разрыв масляной пленки и другие, что, в свою очередь, изменит выходные параметры сопряжения – коэффициент трения, контактную жесткость и др.
      Например, для крепежных деталей колебание  или уменьшение сил трения может  привести к ослаблению начальной  затяжки и нарушению нормальной работы изделия. Повышение коэффициента трения в прецизионных узлах, например в опорах гироскопов, может явиться причиной их отказа.
      Рассмотренная классификация процессов старения говорит об их большом разнообразии и сложности физико-химических явлений, определяющих интенсивность данного процесса. 
 
 
 
 
 
 
 
 

                               Федеральное агентство по образованию
            Ухтинский государственный технический  университет
                                         Кафедра ЛДМ и М 

                                                  РЕФЕРАТ

 
На тему «Классификация процессов старения»               
по дисциплине «Надежность машин» 
 
 
 
 
 

 Выполнил студент                                      
 группы МЛК-07 Кустышев П.Н
                                                                         «   » декабря 2010г. 
 

. 

                                                Ухта 2010

 
АННОТАЦИЯ К  РЕФЕРАТУ
      Подавляющее большинство необратимых изменений  в машине появляется в результате действия медленно протекающих процессов. Под влиянием этих процессов происходит изменение начальных свойств и состояния материалов, из которых выполнены элементы машины, что является первопричиной потери ею работоспособности, так как эти изменения могут привести к повреждению деталей и узлов машины и к опасности возникновения отказа.
      Законами  старения называются закономерности, описывающие необратимые процессы и, следовательно, позволяющие оценить  те изменения начальных свойств  материалов, которые происходят или  могут происходить в процессе эксплуатации объекта. Законы старения, оценивающие степень повреждения материала в функции времени, позволяют прогнозировать ход процесса старения, определять возможные его реализации и выявлять наиболее существенные факторы, влияющие на интенсивность процесса.
      Любой процесс старения возникает и  развивается лишь при определенных внешних условиях. Для оценки возможных  видов повреждения материалов деталей  машин необходимо установить область  существования процессов старения, в первую очередь условия их возникновения. Для реализации того или иного процесса обычно должен быть превзойден определенный уровень нагрузок, скоростей, температур или других параметров, обуславливающих его протекание. Поэтому для выявляемых в результате исследований закономерностей процессов старения должны быть определены границы их применения.
      Процессы  старения характеризуются сложными и разнообразными явлениями, происходящими  в материалах деталей машин. Однако о степени повреждения материала  детали можно судить по его внешнему проявлению, то есть по деформации детали, ее износу, изменению свойств и другим показателям. Поэтому классификацию процессов старения целесообразно провести в зависимости от того внешнего проявления, к которому привел данный процесс.
      Тело  детали может подвергаться разрушению, которое является наиболее опасным проявлением процессов старения, деформироваться, могут изменяться свойства материала, из которого изготовлена деталь, - пластичность, электропроводность и т.п.
      Наиболее  часто процессы старения протекают в поверхностных слоях деталей, испытывающих температурные, химические, механические и иные воздействия внешней среды. В результате могут происходить явления, связанные с потерей поверхностью материала вследствие коррозии, эрозии, кавитации и других процессов, которые объединены одним термином – разъедание поверхностей. На поверхностях могут протекать и такие процессы, как адгезия, адсорбция, нагар и другие, связанные с присоединением к ним других материалов. Эти процессы будем называть термином нарост. В результате внешних воздействий возможно также изменение свойств поверхностного слоя.
      Специфические процессы протекают при контакте двух сопряженных поверхностей, что  наиболее характерно для механизмов и элементов машин. В этом случае в подвижных соединениях протекают разнообразные процессы изнашивания, включающие как истирание поверхностей, так и усталость материалов поверхностных слоев и их пластическое деформирование.
      Для подвижных и неподвижных соединений может произойти изменение условий  контакта, что приводит, как правило, к изменению жесткости, коэффициента трения и других параметров сопряжения.
      Все процессы старения являются случайными, и рассматриваются в вероятностном  аспекте. Это связано с двумя  основными причинами. Во-первых, начальные  свойства материала и геометрические параметры объекта имеют рассеивание, так как являются предметом некоторого технологического процесса, характеризуемого определенной точностью и стабильностью. Во-вторых, вероятностная природа процессов старения связана с широкой вариацией режимов работы и условий эксплуатации машин. В результате зависимости, описывающие процессы старения, становятся функциями случайных аргументов – нагрузок, скоростей, температур др.
Наблюдения  за износом и повреждениями деталей  машин в эксплуатации позволяют выделить четыре основных вида разрушения материалов деталей:
      Изнашивание (механическое, молекулярно-механическое, коррозионно-механическое);
      Коррозионные повреждения (атмосферная коррозия, коррозия в электролитах, газовая коррозия);
      Деформация и изломы (хрупкий излом, остаточная деформация, усталостный излом, контактные усталостные повреждения);
      и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.