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. . . •