Obrabotka Metallov 2014 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (64) 2014 38 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ эффективен только в том случае, если остаточ- ные напряжения, обязательно сопровождаю- щие процесс деформирования, не инициируют зарождение микротрещин на границе раздела упрочненного поверхностного слоя и основно- го материала. К тому же ППД не обеспечивает эффективную работу детали при неблагоприят- но влияющих внешних факторах, таких как кон- тактное трение, тепловая энергия, коррозионные среды. Другим способом модификации поверх- ностного слоя является формирование на по- верхности детали покрытия с заданными ме- ханическими свойствами. В настоящее время существует множество покрытий и способов их получения [3]. Одним из перспективных способов модифи- кации поверхностного слоя является метод ми- кродугового оксидирования (МДО) [4, 5]. Данная технологическая операция позволяет получить на поверхности образца слой, обладающий вы- сокими механическими, трибологическими, ад- гезионными и антикоррозионными свойствами. Исследования механических свойств покрытия выполняются в основном отдельно от подложки [6]. Так как поверхностный слой и подложка ра- ботают как единое целое, то необходимо учиты- вать их взаимное влияние на деформационные характеристики структурно-неоднородных об- разцов. В данной работе экспериментальное иссле- дование проводится на примере перспективного керамического покрытия. Отметим, что усталостные испытания струк- турно-неоднородных образцов с покрытиями показывают, что выносливость материала может как увеличиваться, так и уменьшаться [2]. Для оценки результатов влияние покрытия на меха- нические и, в частности, усталостные свойства образца требуются ускоренные и малозатратные способы, прогнозирующие взаимодействие об- разца с покрытием в процессе периодического нагружения. В настоящее время для определения характе- ристик выносливости деталей и образцов с по- крытиями проводят разрушающие испытания на усталостную долговечность. Альтернативой разрушающим испытаниям на выносливость яв- ляются неразрушающие методы, основанные на регистрации предельной нагрузки по возникно- вению в образце необратимых изменений. Необ- ратимые изменения в материале можно опреде- лять, например, по раскрытию петли гистерезиса [7], по диссипативному разогреву[8], изменению коэффициента поглощения [9] и другими спосо- бами. Следует подчеркнуть, что при определе- нии характеристик неупругости часто исполь- зуется одноосный подход. Однако эти способы не позволяют получить полное представление о деформированном состоянии материала. Они делают невозможным изучение явления упру- гопластического разрыхления [10] в процессе усталости и оценивание накопленной энергии, связанной с изменением деформированного со- стояния образца. Таким образом, исследование изменения микродеформаций в режиме реального времени дает возможность для решения вопроса, связан- ного с определением перехода от упругопласти- ческого разрыхления материала к стадии рас- пространения макротрещин. Ставится задача продолжить разработку ме- тодики исследования, описанной в работе [11], позволяющей определять начало возникновения необратимых явлений и предел упругости при деформировании образцов с покрытием путем измерения трех компонентов тензора дефор- маций. Предел упругости позволяет получить информацию о необратимых процессах, проис- ходящих в образце, на самых ранних стадиях пе- риодического деформирования, а также опреде- лить кинетику процесса повреждения материала на стадии предразрушения и зарождения уста- лостных трещин. Цель настоящей работы – изучить влияние керамического покрытия на закономерности не- упругого деформирования при периодическом нагружении образцов из сплава Д16Т. Методика, образцы, оборудование Исследованы гладкие образцы прямоуголь- ного сечения (рис. 1), изготовленные из листа алюминиевого сплава Д16АТ. Для получения однородных свойств по сечению рабочей части образцы подвергаются размерному химическо- му травлению. Удаляется плакирующий слой и часть основного материала. На рис. 1 показано расположение координатных осей X и Y , исполь- зуемых при измерении деформаций рабочей ча- сти образца.