Старение в результате механических деформаций

Под старением понимают самопроизвольное необратимое, обычно неблагоприятное, изменение свойств материала при хранении и эксплуатации, приводящее к потере им работоспособности. Старение является результатом воздействия на полимер энергетических (тепло, свет, радиация, механические напряжения и т. д.) или химических (кислород и другие химически активные вещества) факторов. В зависимости от того, какой из этих факторов является определяющим, различают тепловое, световое и другие виды старения. В эксплуатационных условиях на изделия обычно действуют одновременно несколько факторов, в результате чего через некоторое время происходит потеря их работоспособности. Практически важным случаем старения является одновременное воздействие механических напряжений и агрессивной среды, в частности утомление при многократных деформациях в активной среде, разрушение при трении и износе в агрессивной среде, химическая релаксация. [c.125]

Старение в результате механических деформаций. В процессе эксплуатации резиновые изделия подвергаются механическим деформациям. При статических деформациях растяжения и особенно при многократных деформациях растет скорость окисления и происходит разрыв молекулярных цепей, а следовательно, процесс старения резин ускоряется. При утомлении резин особенно важно вводить ингибиторы окисления (антиоксиданты). [c.177]

СТАРЕНИЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ [c.166]

Старением полимеров принято называть совокупность химических и физических превращений, проходящих в полимере при эксплуатации, переработке, хранении и приводящих к потере им комплекса полезных свойств (прочности, эластичности, твердости и т д) Старение является прежде всего результатом химических процессов, обусловленных воздействием кислорода, тепла, света радиоактивного излучения, механической деформации и др, которые приводят к д е с т р у к ц и и и структурированию [c.50]

Обычно старение связано с различными химическими реакциями, в частности с действием кислорода, и оно особенно эффективно, когда кислород находится в форме озона (Оз). Эти реакции, как правило, ускоряются под действием нагревания и света. Реакции приводят к разрушению в вулканизованном каучуке как цепей, так и сшивок, и таким образом происходит разрушение структуры сетки, в результате чего теряются эластичность и прочность. Механические деформации углубляют уже [c.83]

При старении пленка иногда мутнеет. Это связано с возникновением вторичных структурных образований, т. е. с переходом застеклованного раствора в коллоидную многофазную систему. Такие образования возникают от проникновения влаги, потери совместимости компонентов пленки, например, пластификатора и пленкообразователя в результате испарения остатков летучего растворителя или летучей части пленкообразователя, механических деформаций и т. д. Продукты глубокой деструкции являются обычно кристаллическими их скопление в пленке повышает ее хрупкость. [c.110]

Большой практический интерес представляет оценка динамики изменения свойств металла в процессе эксплуатации оборудования. Кроме механических и коррозионных факторов повреждаемости в процессе эксплу атации конструкций возможны проявления динамического старения (при циклических нагрузках), термофлуктуационных процессов накопления повреждений и др. В связи с этим в лаборатории физико-механических исследований металлов ВНИИСПТнефть проведены механические испытания металла труб нефтепроводов после различного срока эксплуатации. Независимо от срока эксплуатации нефтепроводов основные механические характеристики не ниже таковых, регламентированных в соответствующих нормативных материалах [219]. При испытаниях обнаруживаются эффекты деформационного старения, в частности, для многих сталей появляется площадка текучести, несколько снижается коэффициент деформационного упрочнения. Однако, эти изменения незначительны. По данным работы [185] в процессе изготовления труб пластические деформации в металле могут достигать порядка 5% и более. Причем, пластические деформации распределяются по периметру трубы крайне неравномерно. Следовательно, при оценке свойств трубных сталей, кроме флуктуации состава и структуры, следует учитывать изменение механических свойств за счет различия степени проявления эффекта деформационного старения. В целом, разброс механических свойств эксплуатированных нефтепроводов не выходит за пределы оценок, полученных на основе результатов испытаний искусственно-состаренных сталей. Кроме того, эти данные косвенно подтверждают зависимости индексов [c.156]

Синтетические пены с дешевыми неорганическими пигментами имеют по сравнению с резиновыми пенами на основе только натурального каучука следующие преимущества повышенная стойкость к старению, высокое сопротивление многократному изгибу, незначительная остаточная деформация после сжимающих нагрузок и хорошие эластичность и гистерезис. Хотя их механическая прочность несколько ниже, она все же вполне достаточна для применения, например, в качестве обивки сидения и амортизирующих устройств. По низкотемпературным показателям они также уступают пенам на основе натурального каучука, но все же дают удовлетворительные результаты практически при любых условиях эксплуатации и оказываются значительно лучше, чем эластомерные пены других вырабатываемых в настоящее время типов. Важными преимуществами чисто синтетических пен являются стабильность цен и большее постоянство технологических характеристик. [c.213]

Для определения малоцикловой долговечности вместо предельной деформации пр следует подставлять разность между предельной и предварительной пластическими деформациями. Очевидно, что при расчете необходимо учитывать и изменение других механических характеристик, в частности, Стт, о, в результате деформационного старения. [c.26]

На рис. 168 показаны результаты исследований влияния циклических напряжений на деформационные свойства стали 22К. На кривую статического деформирования, полученную при 350 °С, накладывали величину накопленной деформации после 5 и 10 циклов нафужения при трех уровнях напряжений. Все точки легли на кривую деформирования, что свидетельствует о циклической стабильности стали 22К. Таким образом, как и следовало ожидать, и четвертый фактор не может привести к заметному старению и изменению механических свойств стали. [c.350]

Степень науглероживания сталей характеризуется глубиной насыщения металла углеродом и концентрацией его в слое. Чем больше срок эксплуатации печных труб, тем больше степень науглероживания, т. е. глубина слоя и концентрация в нем углерода. Известны случаи, когда концентрация углерода в слое достигала 6% (масс.). Науглероживание стали приводит к резкому снижению пластичности. Относительное удлинение образцов металла при испытаниях оказалось равным нулю. Кроме того, металл центробежнолитых труб в результате эксплуатации подвергается старению, и его механические характеристики снижаются, при этом уменьшаются коэффициенты линейного расширения и теплопроводности. Все эти обстоятельства создают в металле на границе науглероженного слоя объемно-структурные напряжения, которые в сочетании с другими нагрузками и деформацией приводят к местным разрушениям металла труб. [c.166]

Как мы уже знаем, старение полимеров представляет сумму физико-химических изменений их исходной структуры, под воздействием химических реакций, протекающих под действием тепла, света, радиационных излучений, механических напряжений, кислорода, озона, кислот, щелочей. Эти реакции приводят к деструкции полимерных цепей или их нежелательному, неконтролируемому сшиванию, в результате чего полимеры становятся липкими и мягкими (деструкция) или хрупкими и жесткими (сшивание), а главное—менее прочными. В реальных условиях эксплуатации полимерных изделий на них действует одновременно несколько из перечисленных факторов. Например, солнечный свет, кислород воздуха, озон. Для стран с жарким климатом на это накладывается еще повышенная температура, влажность. При работе многие полимерные изделия разогреваются (иаиример, при многократных деформациях эластомеров) или используются для работы в условиях повышенных температур, в результате чего интенсивно развиваются термическое и термоокислительное старение полимеров. [c.201]

Получены существенные результаты по влиянию статических деформаций на старение резин. Показано прямыми опытами, что в отличие от многократных деформаций при статическом нагружении в резинах механическая активация окислительных процессов выражена крайне слабо. Скорость окисления вулканизатов не уве- [c.304]

Старение напряженных резин во многих случаях не связано с изменением обычных, принятых для оценки механических свойств показателей. Как показано на рис. 9 и 10, ни прочность, ни относительное удлинение не успели еще заметно измениться, когда напряжение, развившееся в резине под влиянием статической деформации, снизилось почти до нуля в результате химиче- [c.52]

В процессе эксплуатации полимерных материалов происходит их старение, т. е. изменение физико-химических и физико-механических свойств под влиянием внешних условий. Старение полимеров обусловлено протеканием реакций деструкции, связанных с разрывом основной молекулярной цепи. В результате деструкции может происходить деформация изделий, их растрескивание и даже разрушение. Некоторые деструктивные процессы сопровождаются изменением внешнего вида изделий, появлением пятен (образованием в пластмассе темноокрашенных продуктов), пожелтением, помутнением и т. д. [c.26]

Большая часть фторкаучуков используется в виде уплотнительных материалов, работоспособность которых оценивают по стойкости к термическому старению резин в напряженном состоянии (по результатам измерения релаксации напряжения при сжатии и остаточной деформации при сжатии). Высокая термостойкость резин, оцениваемая по сохранению прочностных характеристик. Не обязательно коррелирует с высокой термической стойкостью резин при сжатии. Возникающие при деформации механические напряжения снижают энергию активации разложения химических связей, начиная с наиболее слабых . Поэтому стойкость резин к термическому старению при сжатии сильно зависит от относительного количества слабых связей в вулканизате и уровня напряжения в нем. Главным источником слабых связей является процесс сшивания, так как образующиеся поперечные связи обычно менее прочны, чем хими- [c.199]

Лабораторные испытания дают лишь качественную оценку резин. Поэтому при испытании необходимо проводить сравнение вновь разработанных резин с ранее применявшимися или сопоставление полученных результатов с нормами ТУ и ГОСТов на данные резиновые изделия. Под влиянием различных механических и немеханических факторов самопроизвольно и необратимо изменяются состав, структура и свойства резины. Эти изменения происходят в различных средах, при разных температурах, в условиях воздействия ионизирующего излучения и различных видов деформаций. Процесс необратимого изменения свойств резин, вызванный воздействием различных немеханических факторов в совокупности или раздельно, называется старением. [c.188]

При нормальных температурах скорость пластической деформации незначительна, и поэтому изменение размеров отливок становится заметным после окончательной механической обработки только в процессе эксплоатации литых деталей. Применение естественного старения является весьма длительным процессом, который влечет за собой увеличение длительности цикла изготовления машин. Простукивание отливок молотками приводит к перераспределению внутренних напряжений и уменьшению деформаций. Так как перераспределение внутренних напряжений происходит неравномерно и зависит от ряда случайных факторов (квалификация рабочего, вес молотка, длительность и равномерность простукивания и т. д.), этот метод не всегда дает положительные результаты. Наиболее рациональным методом ликвидации внутренних напряжений в отливках является метод искусственного старения. [c.290]

Старение представляет собой процесс самопроизвольного изменения свойств полимеров (прочности, эластичности, твердости и т. д.), протекающий при хранении или эксплуатации полимеров и материалов на их основе. Старение является, прежде всего, результатом химических процессов, обусловленных действием кислорода, озона (небольшие количества его всегда находятся в атмосфере), нагревания, света, радиоактивного излучения, механической деформации и т. д., которые приводят к деструкции и структурированию. Из перечисленных факторов решающее значение имеет действие кислорода, остальные играют роль инициаторов окисления. Старение возможно также за счет испарения из полимерной композиции летучих компонентов (ингибиторы, пластификаторы), а также зелаксации цепей или их участков у ориентированных материалов. Ла рис. 199 показано влияние окислительного старения на механические свойства вулканизатов. [c.644]

Полагают, что уменьшение растяжимости или появление ломкости при старении происходит вследствие такого постепенного упорядочения относительно осей молекул [34], при котором водородные связи в полярных слоях в конечном счете образуются в положении, отвечающем наименьшей потенциальной энергии. Если это так, то кинетика подобного изменения структуры, показанная на рис. 13, должна быть такой же, как при упрочнении вследствие механической деформации. В согласии с этим получены микрофотометрические кривые по рентгенограммам, отображающим процесс отпуска, в данном случае полигексаметиленсебацинамида. Время, требующееся для того, чтобы вызвать данную интенсивность диффракционных пятен, отвечающих параллельному расположснкю б цепях, было измерено как функция от Т. Результаты представлены на рис. 18 масштаб ординаты на этом рисунке вдвое меньше, чем на рис. 17. Наклон прямых в обоих случаях одинаков. Энергия активации Е, вычисляемая из температурного коэфи-днента, составляет для обеих систем около 14 000 кал на моль отрезков цепи. Поскольку энергетические барьеры, препятствд ющие вращению между парафиновыми цепями, очень низки, большая часть этой энергии, несомненно, связана с разрывом водородных связей, имеющихся в метастабильных конфигурациях. Судя по величине энергии, при подобном изменении стр к-туры разрывается около двух водородных связей [31 на каждую кинетическую единицу. [c.35]

Как отмечалось ранее, разрушения делят на хрупкие и вязкие. Промежуточным между ними является квазихруп-кое разрушение, как наиболее часто встречаюшееся в реальных условиях эксплуатации конструкций. Заметим, что хрупкие разрушения реализуются не только в (природно) хрупких материалах. При определенных условиях пластичные стали могут разрушаться по механизму хрупкого разрушения в результате действия ряда охрупчивающих факторов, которые можно разделить на три основные группы механические (большая жесткость конструкции и напряженного состояния, локальное стеснение деформаций в дефектах и концентраторах напряжений, механическая неоднородность, скорость нагружения и цикличность) внешняя среда (коррозия, радиация, низкая температура) структурные изменения (деформационное старение, распад метастабильных фаз и др.). [c.77]

Стали аустенитно-мартенситного класса относятся к высокопрочным дисперсионно-твердеющим сталям. Упрочнение этих сталей достигается в результате мартенситного превращения обработкой при низких температурах или холодной деформацией с последующим старением при температурах 350—550°С, когда происходит выделение избыточных фаз. Коррозионная стойкость сталей этого класса несколько ниже стали 1Х18Н9Т, однако выше, чем у стали 2X13, при одинаковых механических свойствах. [c.42]

Установлены факторы механохимической повреждаемости и раскрыт механизм технологического наследования при производстве оборудования. В результате анализа кинетики МХПМ получены функциональные зависимости долговечности конструктивных элементов, изготовляемых упруго-пластическим деформированием, от величины остаточных напряжений и степени предварительной деформации, исходных механических свойств материала, уровня напряженности при эксплуатации и коррозионной активности рабочей среды. Предложен критерий оценки влияния предварительной пластической деформации и деформационного старения на охрупчивание сталей в рабочих средах. [c.5]

Исследованиями ВНИИСТ показано, что пластические деформации на отдельных участках труб могут достигать до 15 %. В этом случае временное сопротивление стали 16ГС в результате деформационного старения увеличивается до 10-15 % (a j = 550 - 575 МПа). Подобные по величине значения g нередко имеют место при исследованиях механических характеристик металла труб после длительной эксплуатации. [c.796]

На р11С. 3, а приведепы данные о механических свойствах пленки бО. о-ного студия в зависимости от длительности старения. На кривых воспроизведены результаты измерений на частотном приборе только при одной скорости деформации (одно колебание в минуту). Эти данные получены следуюш им путем 40%-ная пленка высушивалась на воздухе при комнатной температуре до 60%-иого содержания желатины, затем она 20 дней выдерживалась в эксикаторе с целью равномерного распределения влаги по всему объему и после этого подвергалась деформации. [c.308]

Как правило, вулканизацию смесей на основе фторкаучу ков — сополимеров ВФ с ГФП, ТФЭ и ПФМВЭ — проводят в две стадии формование под давлением в прессе или автоклаве с острым паром довулканизация в термостате. На первой стадии происходит растекание резиновой смеси по форме и ее фиксация в результате сшивания, формирования первичной вулканизационной структуры. На второй стадии при термостатирова-нии происходит увеличение степени сшивания эластомера [2], изменение структуры вулканизационной сетки (предполагается [102], например, что возникают поперечные связи за счет протекания реакции Дильса—Альдера между соседними дегидрофто-рированными звеньями), удаление побочных летучих продуктов вулканизации (НС1 или HF, НгО и т. д.). Термостатирование значительно улучшает физико-механические свойства изделий и особенно стойкость к накоплению остаточной деформации сжатия при старении в напряженном состоянии, которая наряду со скоростью релаксации напряжения является одним из важнейших показателей, позволяющих оценивать долговечность изделий в качестве уплотнительных элементов [104]. [c.169]

Наиболее характерными примерами сильного влияния напряжения на поведение эластомеров являются катастрофиче-С7<ое разрушение растянутых резин из ненасыщенных каучуков под действием следов озона при практически неизменных их свойствах в результате контакта с ним ненапряженных резин [5, 7] и резкий сдвиг температуры хрупкости резин в сторону уменьшения при растяжении и некоторое ее повышение при сжатии по сравнению с недеформированными образцами. Отсюда очевидно, что характер напряжения также играет существенную роль. По действию агрессивных жидкостей на механические свойства предложена различная классификация резин по их стойкости при растяжении, сжатии, многократных деформациях, трении по гладкой поверхности [9]. Изменение механических свойств, однако, является конечным результатом влияния напряжений на направление химических реакций, в том числе иа соотношение процессов деструкции и структурирования,-на диффузию ингредиентов [10], что проявляется, например, в различной скорости старения разных участков резин, находящихся в сложно-напряженном состоянии [И], на разрушение и образование физических структур, в частности на развитие процессов кристаллизации [12]. [c.9]