什么是蠕變?
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巖石在地質(zhì)條件下的蠕變可以產(chǎn)生相當(dāng)大的變形而所需要的應(yīng)力卻不一定很大。蠕變隨時間的延續(xù)大致分3個階段:①初始蠕變或過渡蠕變,應(yīng)變隨時間延續(xù)而增加,但增加的速度逐漸減慢;②穩(wěn)態(tài)蠕變或定常蠕變,應(yīng)變隨時間延續(xù)而勻速增加,這個階段較長;③加速蠕變,應(yīng)變隨時間延續(xù)而加速增加,直達破裂點。應(yīng)力越大,蠕變的總時間越短;應(yīng)力越小,蠕變的總時間越長。但是每種材料都有一個最小應(yīng)力值,應(yīng)力低于該值時不論經(jīng)歷多長時間也不破裂,或者說蠕變時間無限長,這個應(yīng)力值稱為該材料的長期強度。巖石的長期強度約為其極限強度的2/3。
蠕變機制有擴散和滑移[1]兩種。在外力作用下,質(zhì)點穿過晶體內(nèi)部空穴擴散而產(chǎn)生的蠕變稱為納巴羅-赫林蠕變;質(zhì)點沿晶體邊界擴散而產(chǎn)生的蠕變稱為柯勃爾蠕變。由晶內(nèi)滑移或者由位錯促進滑移引起的蠕變稱為滑移蠕變,也稱魏特曼蠕變。蠕變作用解釋了巖石大變形在低應(yīng)力下可以實現(xiàn)的原因。
蠕變在低溫下也會發(fā)生,但只有達到一定的溫度才能變得顯著,稱溫度為蠕變溫度。對各種金屬材料的蠕變溫度約為0.3Tm,Tm為熔化溫度,以熱力學(xué)溫度表示。通常碳素鋼超過300-350℃,合金鋼在400-450℃以上時才有蠕變行為,對于一些低熔點金屬如鉛、錫等,在溫室下就會發(fā)生蠕變。
改善蠕變可采取的措施有:
1.高溫工作的零件要采用蠕變小的材料制造,如耐熱鋼等;
2.對有蠕變的零件進行冷卻或隔熱;
3.防止零件向可能損害設(shè)備功能或造成拆卸困難的方向蠕變。
鑄造砂型(砂芯)起模后的變形叫蠕變。如:酯固化水玻璃自硬砂砂型(芯)起模后常發(fā)生蠕變。改善蠕變可采取的措施有:進可能縮短可使用時間;用復(fù)合固化劑;砂型強度允許條件下少加水玻璃;適當(dāng)增加固化劑加入量;鼓熱風(fēng)強制硬化。
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