Разрушение деталей под действием однократно приложенной нагрузки

Разрушение от растяжения. При этом разрушении у пластических металлов в большинстве случаев обра­зуется местная пластическая деформация — вытяжка

(шейка); поверхность излома тонкостенных конструк­ций, как правило, располагается под углом 45° к на­правлению действия растягивающей нагрузки (рис. 5.11,а), на деталях, имеющих сечения, в центре располагается перпендикулярно действию растягиваю­щей нагрузки, а на периферийной части в большинстве

случаев со скосами, рас­положенными под углом 45° (рис. 5.11, б и в).

Разрушение деталей от растяжения из хрупких (малопластичных) ме­таллов происходит без пластической деформации, а поверхность излома рас­полагается перпендику­лярно к оси действия ра­стягивающей нагрузки и на изломе нет скосов (рис. 5.12).

Разрушение от сжатия.

Для пластичных метал­лов разрушение от сжатия характеризуется местным уве­личением площади поперечного сечения излома. Менее пластичные металлы часто разрушаются скалыванием под углом 45° к направлению действия нагрузки (рис. 5.12).

Разрушение тонкостенных конструкций от сжатия сопровождается потерей устойчивости. Например, в ли­стовом материале при сжатии появляются волнообраз­ные складки. Линия изгибов и гребней проходит обыч­но под прямым углом к действию сжимающего усилия.

Разрушение от изгиба. При этом виде разрушения на поверхности излома детали образуются два типа раз­рушений: от растяжения (в зоне растяжения) и от сжа­тия (в зоне сжатия). Участок излома от сжатия имеет более гладкую поверхность, которая образовалась в ре­зультате взаимного трения и смятия двух половин раз­рушившейся детали. Больше того, эта зона излома чаще располагается под некоторым углом к действию изгиб­’ ной нагрузки. Остальная, значительная часть излома располагается по направлению действия нагрузки (рис. 5.12).

Рис. 5.12. Схема начальной стадии разрушения деталей
в зависимости от вида нагружения

Детали разрушаются от действия нормальных (ра­стягивающих) напряжений путем отрыва и от действия касательных напряжений путем среза (вне зависимости от вида прилагаемых нагрузок — растяжение, сжатие, сдвиг или кручение).

В практике в чистом виде отрыв или срез не встре­чаются, но возможно определить, какие напряжения бы­ли привалирующими. •

Данная схема характеризует только начальную ста­дию разрушения и не учитывает возможного изменения направления излома в процессе дальнейшего разру­шения. —

Обычно детали работают в условиях сложного на­гружения, когда на них одновременно воздействуют не­сколько нагрузок, например: изгиб и кручение, растяже­ние и изгиб и т. п.

г

Разрушение от среза. Характерным признаком раз­рушения детали от среза является наличие местной де­формации, распространяющейся в направлении срезы­вающего усилия. Поверхности излома в результате вза­имного перемещения частей детали заглаживаются и на них видны риски и царапины, ориентированные в на­правлении среза (рис. 5.12).

Разрушение от кручения. При этом виде разрушения поверхности изломов в большинстве своем гладкие (притертые), но они могут быть и иными. В связи с тем что излом в значительной мерс определяется пластич­ностью металла и его характеристиками прочности, рас­положение поверхности излома по отношению к оси де­тали может быть различным: при небольшой перегрузке он располагается приблизительно под углом 45°, при большой перегрузке — под углом 90°. Часто на обеих половинах разрушенной от кручения детали имеется не­которое остаточное скручивание (рис. 5.12).

Разрушение от ударных нагрузок. Ударные разруше­ния имеют много общего со статическими разрушени­ями, однако степень деформации при них значительно меньше, чем при разрушении от статической перегруз­ки. Признаком разрушения от ударных нагрузок яв­ляются следы пластической деформации (изгиб, вмя­тины, забоины) в местах приложения ударной нагрузки и вблизи места разрушения (рис. 5.12).

Ударные нагрузки наблюдаются в узлах и сочлене­ниях с повышенными зазорами. В этих случаях удар­ные нагрузки относительно невелики, но при много­кратном их повторении может наступить усталостное разрушение деталей, а в местах их приложения обра­зуется местный наклеп.

Если по внешнему состоянию разрушенной детали не удается определить характер разрушения, в лаборатор­ных условиях производят металлографический анализ.

Физическое состояние поверхности также оказы­вает большое влияние на характер разрушения деталей. Например, с целью повышения износостойкости деталей их поверхности подвергаются химико-термической обра­ботке (азотированию, цементации) или электролитиче­скому покрытию слоем хрома или никеля. Наличие по­верхностно-упроченных слоев повышает склонность деталей к хрупкому разрушению. Особенно часто ветре-

чаются случаи хрупкого разрушения деталей из высоко­прочных сталей, а также деталей из высокопрочной ста­ли, подвергнутых гальванической обработке (хромиро­ванию или кадмированию) вследствие нарушения режи­мов их шлифования. У таких деталей при несоблюдении определенных режимов шлифования на поверхности или под слоем хрома или кадмия легко образуются шлифо­вочные трещины, что затем приводит к хрупкому их разрушению. . . •