УДК 53.082.62:616. 314-77

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И ПОВРЕЖДЕННОСТЕЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Т.И. Ногачева

Орловский государственный технический университет (ОрелГТУ), Россия

Термоэлектрические явления широко используются для измерения температуры, неразрушающего контроля проводящих материалов, оценки химического состава и качества обработки металлов и сплавов. В процессе старения материалов происходит перестройка структуры. Известно, что такие структурные неоднородности, как дефекты, примеси, остаточные напряжения и другие, оказывают сильное влияние не только на физические, технологические и эксплуатационные свойства металлов и сплавов, но могут вызывать значительные искажения электронных энергетических спектров металлов. Термоэлектрическая способность материалов в высшей степени чувствительна к изменениям в структуре, а также к малейшим изменениям в электронном энергетическом спектре. Последнее обстоятельство позволило предположить, что изменение термоэлектрических свойств материалов может служить индикатором степени изменения их свойств в результате механических воздействий.

Совместные исследования научной группы под руководством профессора, д.т.н. Корндорфа С.Ф. позволили разработать ряд методов и средств для термоэлектрического контроля. В результате этих исследований была установлена сильная корреляционная связь (коэффициент корреляции 0,92) между термоэлектрической способностью сталей марок 45, У8, 60С2 и их поверхностной твердостью, определен экспоненциальный характер зависимости между этими величинами. Погрешность определения поверхностной твердости при этом составила 9%.

Исследования, проведенные для дюралюминиевого сплава Д16Т, показали, что под действием циклического нагружения термоэлектрическая способность возрастает, причем скорость нарастания зависит от амплитуды циклических напряжений и числа циклов. Чувствительность термоэлектрической способности к изменению уровня накопленных повреждений тем выше, чем больше амплитуда циклических напряжений. Получено аналитическое выражение, с высокой степенью достоверности описывающее зависимость между уровнем накопленных повреждений и изменением термоэлектрической способности при уровне относительной поврежденности более 0,3-0,4 и менее 0,8-0,95. Для указанного материала и диапазона циклических напряжений от 0,96 до 144 МПа погрешность определения относительного уровня накопленных циклических повреждений не превышает 16%.

Исследования режущих кромок твердосплавных инструментов показали, что изнашивание инструмента в процессе резания, сопровождаются значительными изменениями термоэлектрической способности материала режущей кромки. Причем возникновению выкрашивания режущей кромки предшествует скачкообразное изменение дисперсии термоэлектрической способности. Анализ дисперсий распределения термоэлектрической способности вдоль режущей кромки резцов с различной повреждённостью выявил её увеличение на несколько порядков с ростом повреждённости. Таким образом, значение дисперсии распределения термоэлектрической способности вдоль режущей кромки резцов может служить основой для оценки их остаточной стойкости.

Приведенные примеры, число которых можно было бы увеличить, убедительно свидетельствуют о существенных корреляционных связях термоэлектрических свойств материалов с их механическими характеристиками.