Определения релаксации остаточных напряжений,

Обратного упругого последействия материалов методом

Профилированной координатной сетки в деталях

Цилиндрической формы

Релаксация остаточных напряжений, обратное упругое последействие материала ци­линдрических образцов, например, ролика подшипников качения шпиндельных опор (Рис.1) или ролика механизмов свободного хода (Рис. 2) исследуются с помощью метода профилированной координатной сетки, заключающегося в том, что на стенде записывается до нагружения теоретический профиль образца по периметру поперечного сечения в виде профилограммы-свидетеля, а затем после нагружения осесимметричной нагрузкой записывается деформационная профилограмма, характеризуемая деформацией упругого последействия.

Рис.1 Рис.2

Стенд (Рис. 3) для исследования релаксации остаточных напряжений и обратного упругого последействия представляет собой измерительную машину с круглым рабочим столом 2, нагружение в котором осуществляется с помощью штока 3 гидроцилиндра 4. Отклонение от теоретического профиля образца 5 определяется направляющей 6, относи­тельно которой перемещается каретка 7 при вращении стола 2. Отклонение от точности образца профиля регистрируется датчиком 8 и записывается в виде развертки, являющей­ся графиком-свидетелем. Нагружение цилиндрического образца (ролика) 5 силой Р₁, сжи­мающей образец и перпендикулярной к поверхности трения направляющей, осуществля­ется плоскими ползунами 9, установленными с натягом в неподвижных направляющих 10.

Цилиндрический образец (ролик) с соотношением высоты к диаметру в пределах 1,5-3,0 устанавливается на круглом столе 2 измерительной машины 1, центрируется на конусных опорах с помощью индикатора 8 с долемикрометрической точностью и подвер­гается сжатию посредством штока 3 гидроцилиндра 4.

При определении релаксации остаточных напряжений и обратного упругого после­действия используется принцип увлечения неподвижных ползунов 9 подвижным образ­цом 5.

По величине перемещения ползунов 9 судят о релаксации остаточных напряжений и обратном упругом последействии. В связи с прохождением в материале образца упругого последействия геометрия образца в поперечном направлении постоянно изменяется. Из­меняется также натяг в зоне контакта ползунов с образцом, изменяется во времени вели­чина перемещения ползунов при регламентированном угловом вращении образца.

График-свидетель сравнивается с деформационными кривыми. которые за­писываются измерительной системой стенда после сжатия образца осесиммитричной си­лой N и последующей его разгрузки.

Сжатие образца 5 силой N осуществляется штоком 3 гидроцилиндра 4 в течение времени, необходимого для прохождения в материале прямого упругого последействия (при испытаниях - в пределах 10-15 мин.). С помощью деформационных графиков ис­следуется обратное упругое последействие, развивающееся во времени в направлении к равновесному состоянию. Обратное упругое последействие, заключающееся в постепен­ном снятии приращения деформации после удаления нагрузки - силы N оказывает прямое влияние на изменение пространственного положения образца.

Рис.3 Стенд для определения коэффициента трения роликов с обоймой механизма свободного хода.

Магнитное последействие.

Магнитная вязкость - в ферромагнетизме (называется также магнитным последействием) – отставание во времени изменения магнитных характеристик (намагниченности ,прони-цаемости и т.д. ) ферромагнетиков от изменений напряжённости внешнего магнитного поля. Вследствие магнитного последействия намагниченность образца устанавливается после изменения напряжённости поля через время от 9-10 секунд до десятков минут и даже часов. При намагничивании ферромагнетиков в переменном поле наряду с потерями электромагнитной энергии на вихревые токи и гистерезис возникают потери на магнитную вязкость, которые в полях высокой частоты достигают значительной величины. Магнитная вязкость в проводниках часто маскируется действием вихревых токов, «вытесняющих» магнитный поток из ферромагнетиков. С целью уменьшения влияния вихревых токов при экспериментальном исследовании магнитной вязкости образцы материалов берутся в виде тонких проволок.

В зависимости от структуры ферромагнетика ,условий его намагничивания, температуры, магнитная вязкость может вызываться различными причинами. При апериодическом изменении напряжённости поля в интервале значений, близких к коэрцитивной силе, где изменение намагниченности обычно осуществляется необратимым смещением границ между доменами, вязкостный эффект в проводниках вызывается в основном вихревыми микротоками. Эти токи возникают при изменениях поля, связанных с перемагничиванием доменов. Время установления магнитного состояния в этом случае пропорционально дифференциальной магнитной восприимчивости и для чистых ферромагнитных металлов (Fe, Co,Na) обратно пропорционально абсолютной температуре. Другой тип магнитной вязкости обусловлен примесями снижающими свободную энергию междоменных границ. Перемещающиеся вследствие изменения поля доменов границы задерживаются в местах концентрации атомов примеси, и процесс намагничивания прекращается. Со временем, после диффузии атомов примеси в другие места, границы получают возможность двигаться дальше, намагничивание продолжается.

В высококоэрцитивных сплавах и некоторых других ферромагнетиках наблюдается так называемая сверхвязкость для которой время магнитной релаксации составляет несколько минут и более. Этот тип магнитной вязкости связан флуктуациями энергии, преимущественно тепловыми. Флуктуации вызывают перемагничивание доменов, которые в изменении поля получили недостаточно энергии, чтобы сразу перемагнититься. Диффузионные и флуктационные процессы существенно зависят от температуры, поэтому магнитная вязкость 2-го и 3-го типов характеризуется сильной температурной зависимостью: с понижением температуры магнитная вязкость возрастает. Четвёртый тип магнитной вязкости, характерный главным образом для ферритов, обусловлен диффузией электронов между ионами двухвалентного трёхвалентного железа. Этот процесс эквивалентен диффузии самих ионов, но осуществляется значительно легче, поэтому магнитная вязкость ферритов обычно невелика. В сильных магнитных полях действие магнитной вязкости незначительно. Часто в ферромагнетиках одновременно проявляются несколько типов магнитной вязкости, что затрудняет анализ явления. Важный вклад в исследование магнитной вязкости внесли советские физики В.К.Аркадьев, Б.А.Введенский и другие, из зарубежных учёных-Л.Неель, голландский физик Я.Снук и другие.