ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние различных факторов на термические напряжения в покрытиях при отсутствии градиента температуры из "Химия и технология термостойких неорганических покрытий" Среди различных факторов, оказывающих влияние на термические напряжения в покрытиях, можно выделить первичные и вторичные. К первичным следует отнести различия в значениях к. т. р. и модулях упругости материалов покрытия и металла геометрические размеры образцов ползучесть материала покрытия и металлов предел текучести металлов , интервалы размягчения покрытия, когда теряются упругие свойства материала покрытия. Эти факторы оказывают непосредственное влияние на величину напряжений в покрытиях и могут быть учтены количественно с помощью теории. термоупругости, термопластичности и т. д. [c.24] В реальных покрытиях влияние всех факторов — первичных и вторичных — проявляется совокупно, поэтому формулы, учитывающие обычно только первичные факторы, — лишь некоторое приближение к действительности. Естественно, что важна степень влияния каждого фактора, его значимость для термостойкости покрытий. Если перепад температур отсутствует, термические напряжения в покрытии возникают только в том случае, когда к. т. р. покрытия и металла различны. Итак, это различие является основным, вызывающим появление термических напряжений в покрытиях. По этой причине исследование влияния к. т. р. на термические напряжения вызывает наибольший интерес. [c.26] В табл. I. 8 представлены свойства исследованных покрытий ч металлов, состав которых указан в табл. 1.1 (стр. 11). В работе были выбраны пары металл — покрытие с различными значениями к. т. р., так чтобы охватить всевозможные случаи соотношения этих величин (табл. I. 8, рис. I. 10). [c.26] На рис. I. 10, б показана зависимость наиболее распространенного в эмалировании случая, когда значения к. т. р. эмали и металла близки до начала размягчения первой, а в области трансформации к. т. р. эмали выше, чем у металла. При этом возникают как сжатия, так и растяжения, появляется вторая нулевая точка. Она может перемещаться по оси температуры в зависимости от соотношения к. т. р. эмали и металла. [c.26] Если к. т. р. покрытия во всем интервале температуры меньше, чем металла (рис. I. 10, в), то наличествует только одна нулевая точка, соответствующая размягченному состоянию стекла, и напряжения возникают за счет сжатия. [c.26] Длина полосы 100 мм, толщина I им (0,8 им — рис. в), ширина 10 мм. [c.27] Более точное аналитическое выражение рассматриваемой зависимости можно получить, проведя интегрирование (1.49), но при условии, что величина также дана в виде функции от температуры, поскольку в нее входит отношение модулей упругости покрытия и металла, зависящее от температуры. В принципе, интегрирование провести несложно, однако выражение получается чрезвычайно громоздким. Если принять отношение модулей упругости постоянным, то по формуле (I. 53) можно определить приблизительный ход кривой 8 — (Т). [c.28] При подборе эмалевых покрытий следует обращать внимание на соотношение к. т. р. покрытия и металла во всем интервале температуры, причем совпадение к. т. р. до точки Tg нежелательно. Как следует из рис. 1.11, а и б, напряжения в покрытиях, несмотря на кажущуюся близость к. т. р. покрытия и металла, довольно значительны. По. этой причине покрытия почти во всем температурном интервале находятся в области растяжения, что нежелательно. [c.28] Такая ситуация вызвана тем, что в области температуры выше точки начала трансформации к. т. р. эмали резко возрастает и превышает к. т. р. металла. Поэтому ири охлаждении вначале в покрытии возникают растяжения, характеризуемые участком /2 на кривых прогибов (рис. 1.11, а, б). Проходя через точку 7 , к. т. р. эмали становится меньше, чем у металла, и дальнейшее увеличение растяжения прекращается. По мере охлаждения оно уменьшается, проходит через нуль, т. е. возникает сжатие. [c.28] /-покрытий 2 —сплава ВТ1. [c.29] Нагревание 3-после закалки 4 —после отжига. [c.29] Длина полосы 100 им толщина 1 им, ширина 10 ми. [c.29] НИЯ (в сравнении с закалкой) уменьшаются, как видно из рис. I. 11, однако остаются довольно значительными. [c.29] На рис. 1.11, в, г представлен случай, когда к. т. р. металла значительно выше, чем у эмали в области температуры ниже точки Tg л меньше в области Tgt2. [c.29] Влияние разницы модулей упругости материала покрытия и покрываемого металла для систем, свободных от внешних сил, сказывается на распределении напряжений в покрытии и металле только при несовпадении их к. т. р. Зависимость прогиба полосы, покрытой с одной стороны, и напряжений в покрытии и металле, а также напряжений в полосе, покрытой с двух сторон, от соотношения модулей упругости покрытия и металла имеет довольно сложный характер, даже без учета температурной зависимости модулей упругости. Это следует непосредственно из вышеприведенных формул. [c.30] При построении зависимостей, представленных на рис. 1.12 и 1.13, были взяты следующие значения постоянных величин Да = 1,0-10-6 1/°С М = 400°С L = 0,1 м А = 0,001 м. [c.30] В реальных случаях силикатных и окисных покрытий отношение модулей упругости колеблется в пределах от 0,4 до 1,2. В этих пределах, как видно из рис. I.12, изменение прогиба с изменением соотношения модулей упругости невелико. [c.30] Расчеты, проведенные по формулам (I. 56) —(I. 59), представлены на рис. I. 14—1. 16. При расчете принято = 400 °С, Да = 1,0-10-6 0,1 м Л = 0,001 м. [c.31] Приведенные на рис. 1.15 данные показывают, что форма зависимости напряжений в свободноизгибающейся полосе от соотношения толщин одинакова, для всех материалов, однако абсолютная величина зависит от соотношения модулей упругости. Причем, чем ниже модуль упругости металла, тем меньше напряжения в покрытиях, особенно при малых значениях толщин. При больших толщинах покрытия, близких к толщине металла, эти различия менее существенны. [c.32] Вернуться к основной статье