» » Влияние концентраторов напряжений
11.01.2015

Результаты, исследований влияния концентраторов напряжений, типа надреза, на эффект воздействия жидких металлов на твердые в процессе деформации противоречивы.
В работе исследовалось влияние концентратора напряжения в виде кругового отверстия в средней части плоского образца на механические свойства латуни Л68 при растяжении. Образцы имели рабочую часть шириной 4 мм, длиной 14 мм и толщиной 1 мм, диаметр отверстия был равен 0,8 мм. Испытывались образцы без покрытия и с ртутным покрытием. Температура испытания — комнатная. В табл. 41 приведены результаты опытов. Включенные в нее значения эффективных коэффициентов концентрации αэфф подсчитывали как отношение предела прочности образца с концентратором напряжений к пределу прочности гладкого образца. Относительное удлинение в данном случае является условной величиной; оно вычислялось как отношение удлинения рабочей части образца с надрезом к его нервоначальной длине.
Влияние концентраторов напряжений

Из данных табл. 41 видно, что концентрация напряжений у круглого отверстия в плоском образце сказалась при испытании на воздухе, а при испытании в жидкой ртути ее влияние практически отсутствует. Соответственно степень воздействия ртути на прочность и пластичность образцов с концентраторами напряжений меньшe, чем на прочность и пластичность гладких образцов. Действие надреза не проявилось также при испытании плоских образной из латуни Л62 с надрезом и виде круглого отверстия, когда поверхность их была смочена ртуть.
Результаты, аналогичные изложенным выше, получены и при испытании на растяжение плоских образцов с надрезами на боковых сторонах. Материалом образной служил сплав на алюминиевой основе марки 2024-Т4, жидким металлом — ртутная амальгама. Из рис. 85 видно, что разрывное напряжение практически одинаково у гладких образцов с выточками различного радиуса кривизны — до 0,1 мм.
Влияние концентраторов напряжений

Имеете с тем имеются работы, в которых установлено усиление воздействия жидких металлов на образцы с концентраторами напряжений по сравнению с образцами без концентраторов. Например, авторы работы отмечают, что нанесение кругового надреза глубиной 1 мм и радиусом 0,2 мм на цилиндрические образцы с диаметром 5 мм, изготовленные из стали 40ХНМА, привело к резкому падению их прочности и пластичности в контакте с жидким кадмием при температурах 320/480° С. Их предел прочности при 350° С был в два раза ниже предела прочности образцов без жидкометаллического покрытия. В то же время гладкие образцы под действием кадмия испытали лишь небольшое снижение предела прочности.
В работе показано, что образцы из ст. 20, испытанные на растяжение с постоянной скоростью в расплаве эвтектики Pb—Sn, обнаруживают большую пластичность, если их рабочая часть отшлифована, и заметно меньшую, если следы от резца, образующиеся при токарной обработке, не устранены.
Я.М. Потак указывает почти на шестикратное снижение прочности стали 30ХГСА под действием оловянносвинцового припоя при испытании на изгиб надрезанных образцов. Испытание в таких же условиях гладких образцов на растяжение показало, что предел прочности снижается примерно на 10%. Хотя испытание в жидком металле на изгиб является более жестким, так как поверхностный слой образца находится под максимальными напряжениями, все же столь значительное различие в величине эффекта при растяжении и изгибе в основном обусловлено, по-видимому, наличием надреза у изгибаемых образцов.
Таким образом, имеющиеся в настоящее время данные по влиянию концентраторов напряжений на эффект воздействия жидких металлов на твердые в условиях деформации и разрушения пока не позволяют выявить общих закономерностей. На основании опубликованных данных можно сделать заключение, что наличие концентратора напряжений или не сказывается на прочности и пластичности материала в жидкометаллической среде, или приводит к усилению влияния среды. Вместе с тем на основании общих соображений можно ожидать, что при достаточно развитом процессе растворения в жидком металле влияние среды сведется к ослаблению действия достаточно острых надрезов. Учитывая, с другой стороны, что повышение напряжений в надрезе должно усилить влияние среды, следует считать возможным наличие при определенных условиях прямо противоположного действия концентраторов напряжений.