Пороки развития

Так как технологическая обработка представляет собой многостадийный процесс, то напряжения, существующие в готовой детали, являются результатом наложения и взаимодействия напряжений, возника­ющих на каждой стадии процесса. Неоднородности слитка переходят в поковку (или прокат), в результате обработки давлением появляются новые неоднородности. Механическая обработка, удаляя неоднородности, содержащиеся в снимаемых слоях металла, вызывает перераспределение напряжений, образовавшихся на предшествующих стадиях, и вносит в поверхностные слои дополнительные напряжения. Термообработка, частично устраняя напряжения, возникшие на предшествующих стадиях, вместе с тем вызывает появление новых напряжении.

В литых деталях внутренние напряжения чаще всего возникают вследствие неравномерной кристаллизации отливки и усадки материала при остывании. Напряжения концентрируются вокруг утяжин, усадочных рако­вин, пор и т. д. и нередко достигают большой величины, вызывая разрывы и местные трещины в отливках, Другими дефектами, часто встречающимися в отливках, являются пригар, включения шлаков, смеси оксидов, суль­фидов и силицидов, местная дендритность.

Основной источник внутренних напряжений при горячей обработке давлением – эго неодинаковость условий течения металла в сечениях, различно ориентированных относительно действия деформирующего ин­струмента. Особенно часто неоднородности возникают на участках пере­ходов, в зонах сопряжения сечений различной толщины, в наружных и внутренних углах.

В легированных сталях опасным дефектом являются флокены (незава- рившиеся водородные пузырьки).

Высокие остаточные напряжения возникают при термообработке, осо­бенно при закалке с резким охлаждением. В результате неодинаковых условий теплоотвода от поверхностных и внутренних слоев металла, а также на участках переходов образуются зоны повышенных напряжений, нередко приводящие к появлению закалочных трещин. У материалов, которым свойственна низкая прокаливаемость, это явление усугубляется взаимодействием прокаленных и непрокаленных зон. Зоны мартенсита, который обладает наибольшим удельным объемом, подвергаются сжатию действием смежных более плотных слоев трооститной, сорбитной или перлитной структуры, в которых возникают реактнвные напряжения растяжения.

Значительные напряжения образуются в поверхностных слоях в процессе механической обработки. Пластический сдвиг и разрушение металла при снятии стружки сопровождаются возникновением в близлежащих слоях остаточных напряжений разрыва. Чем грубее обработка, т. е. чем больше толщина снимаемого слоя и усилия резания, тем выше остаточные напря­жения (при грубом точении стали возникают остаточные растягивающие напряжения 800 – 1000 МПа). К механическим напряжениям присоеди­няются термические напряжении, являющиеся результатом тепловыделения в зоне резания, а также напряжения, возникающие в результате структур­ных и фазовых прекращений в очагах повышенного тепловыделения.

При шлифовании возникают остаточные растягивающие напряжения 200 - 400 МПа. Наиболее частые дефекты шлифованных поверхностей – микротрещины, прижоги, вызывающие у закаленных сталей местный отпуск и появление мягких пятен троостита или сорбита. У нормализованных или улучшенных сталей в результате повышения температуры и охлаж­дающего действия эмульсии может, напротив, произойти местная закалка с появлением мартенситных участков, на границах которых возникают резкие скачки напряжений.

Высокие местные напряжения возникают в сварных соединениях при остывании и усадке расплавленного металла шва. Локальные напряжения образуются также в зоне дефектов шва (непровары, подрезы, рыхлоты, включения окислов, шлаков и т.д.).

Напряжения второго рода возникают вследствие неоднородности крис­таллического строения и различия физико-механических свойств фаз и структур сплавов. Фазы, например в черных металлах, феррит, аустенит, цементит, графит обладают различной кристаллической решеткой; их плотность, прочность и упругость, теплопроводность, теплоемкость, ха­рактеристики теплового расширения различные. Структуры, представляю­щие собой смесь фаз, например перлит в сталях, а также закалочные структуры, в свою очередь, обладают отличными от смежных структур свойствами. Различие кристаллической ориентации зерен металла обуслов­ливает анизотропию физико-механических свойств микрообъемов металла. В результате совместного действия этих факторов возникают внутризеренные и межзеренные напряжения еще в процессе первичной кристал­лизации и при последующих превращениях во время охлаждения. При высоких температурах напряжения уравновешиваются благодаря пластич­ности материала. Однако, они проявляются в низкотемпературной области, возникая при фазовой перекристаллизации и выпадении вторичных и третичных фаз (фазовый наклеп), при каждом общем или местном повышении температуры (из-за различия теплопроводности и коэффици­ентов линейного расширения структурных составляющих), приложении внешних нагрузок (из-за различия и анизотропии механических свойств), а также при наклепе, наступающем в результате общего или местного перехода напряжений за предел текучести материала.

Другими источниками напряжений второго рода являются внутрн- и межзеренные инородные включения, микропористость, микроликваты, остаточный аустеиит (в закаленных сталях).

Напряжения третьего рода возникают в результате многочисленных субмикродефектов (дислокаций), присущих атомно-кристаллическим решет­кам металлов. Вокруг дислокаций образуются' поля упругих напряжений, которые могут вызвать разрывы межатомных связей, т. е. пластические деформации. К напряжениям третьего рода относятся также напряжения, возникающие на границах фаз, обладающих различными кристаллическими решетками, например цементит и феррит в сплавах FeC, медьнистые, магниевые и железистые фазы в сплавах Al. К ним же можно отнести напряжения, возникающие на границах субзерен (кристаллических блоков) и результате их разориентировки при термообработке, под действием внешних нагрузок, а также при наклепе.

Как видно из предыдущего, деление на напряжения первого, второго и третьего родов является условным. Все они тесно переплетаются друг с Другом и могут быть местными, зональными и общими. Для практи­ческих целей существенно, что внутренние напряжения могут действовать разупрочняюще и упрочняюще. Опасны напряжения того же знака, что и рабочие, папример разрывающие напряжения в случае растяжения. Благоприятны напряжения, знак которых противоположен знаку рабочих, например сжатия в случае растяжения. Следует отметить, что внутренние напряжения одного знака всегда сопровождаются появле­нием в смежных объемах уравновешивающих напряжений противополож­ного знака; относительная величина напряжений разного знака зависит от протяженности охватываемых ими объемов. Таким образом, опреде­ляющим для прочности является, во-первых, расположение и ори­ентация напряженных объемов относительно действующих рабочих напряжений и, во-вторых, величина внутренних напряжений, одноимен­ных и одинаково направленных с рабочими напряжениями.

Неоднородности, создающие очаги повышенных разрывающих напряжений, нарушающие сплошность металла, вызывающие появление трещин, и облегчающие местные пластические сдвиги, являются дефектами металла. Неодно­родности, создающие обширные зоны сжимающих напряжений, способ­ствующие уплотнению металла и препятствующие возникновению и распространению пластических сдвигов, являются упрочняющими факторами.

Наиболее опасны макродефекты, создающие зоны растягивающих напряжений первою рода. При наложении рабочих растягивающих нагру­зок в этих зонах возникают пики напряжений разрыва. Вместе с тем при приложении рабочих нагрузок макродефекты действуют как концентра­торы напряжений, еще больше повышая и без того повышенный уровень, напряжений.

Современная технология располагает эффективными средствами предуп­реждения и исправления макродефектов.

Дефекты, возникающие на первичном этапе – при плавке, в значитель­ной степени устраняются ведением плавки под вакуумом в электро- или электронно-лучевых печах, рафинированием стали, электрошлаковым пере­плавом и т. д. Дефекты слитка уменьшают разливкой под вакуумом, обеспечением равномерной кристаллизации слитка, а также применением способа непрерывной разливки.

Дефекты литья устраняют приданием отливкам рациональных форм, способствующих равномерной кристаллизации металла; рациональным выбором формовочных материалов; вакуумированием литья и применением специальных способов литья. (Литье в землю, в кокиль, под низким давлением, под высоким давлением, с «бесконечной» прибылью и т.д.)

Многие микронапряжения успешно устраняются стабилизирующей термообработкой. Кристаллоструктурные дефекты заготовок, полученных методом горячей пластической деформации, устраняют рекристаллизацнонным отжигом. Внутренние напряжения в отливках снимают низко­температурным отжигом (искусственным старением).

Закалочные напряжения снижают рациональным ведением процесса (ступенчатая, изотермическая закалка).

Напряжения, вызываемые механической обработкой, устраняют рацио­нальным выбором режимов резания и удалением поврежденного слоя при отделочных операциях (микрошлифовании, абразивно-ленточном шлифова­нии, хонинговании, суперфинишровании, силовом полировании и т. д.).

В целом задача сводится к выбору рациональной технологии изготов­ления и строгому соблюдению установленных технологических процессов.

Макродефекгы, возникающие даже при строгом ведении технологиче­ских процессов, можно обнаружить тщательным контролем заготовок на всех стадиях изготовления с применением высокочувствительных методов (рентгено-, магнито- и ультразвуковой дефектоскопии).

Для обнаружения глубинных кристаллоструктурных дефектов требуется вырезка микрошлифов, т. е. разрушение детали. В этих случаях применяют метод выборочного контроля.

Напряжения второго и особенно третьего рода почти неизбежны. Задача заключается не в устранении напряжений (что практически не­выполнимо), а в рациональном управлении этими напряжениями и в их использовании для упрочнения материала.

Пороки (аномалии) развития - нарушения внутриутробного развития плода с отклонением в строении органов или тканей и изменением или исключением их функций.

Отклонения в строении органов возникают во внутриутробном периоде развития и выявляются сразу же при рождении ребёнка. Значительно реже аномалии развития проявляются позже, когда с ростом ребёнка имеющиеся отклонения в строении органа прогрессируют.

Врождённые аномалии развития - явление нередкое: по данным ВОЗ, их встречают у 0,3-2% родившихся.

Факторы, способствующие возникновению аномалий развития плода (тератогенные), условно можно разделить на внутренние и внешние. Действие тератогенных факторов проявляется в первые недели беременности, особенно с 3-го по 5-й день и с 3-й по 6-ю неделю (периоды имплантации зиготы и органогенеза).

К внутренним тератогенным факторам относят прежде всего генетические дефекты - гаметопатии (собственно наследственная патология). Гаметопатии обусловлены мутацией на генном или хромосомном уровне. При дефекте одного гена возникают моногенные аномалии (например, поли-, синдактилия). Хромосомные и полигенные мутации приводят к множественным порокам развития. Генетические дефекты, вызывающие аномалии, чаще (в 4-5 раз) возникают при смешанных родственных браках.

К внешним тератогенным факторам относят инфекции, действие химических и физических средств. В трети случаев пороков, обусловленных внешними факторами, причину их установить не удаётся.

• К инфекционным тератогенным факторам относят заболевания беременной, особенно вирусной природы (ветряную оспу, корь, герпес, вирусный гепатит, полиомиелит), в меньшей степени - бактериальной (например, скарлатина, дифтерия, сифилис и др.), а также некоторые протозойные болезни (токсоплазмоз, листериоз, цитомегаловирусную инфекцию и др.). Проникновение через плаценту возбудителей инфекционных заболеваний может привести к нарушению развития плода.

• К химическим тератогенным факторам относят токсичные химические вещества: пестициды, дефолианты, инсектициды, а также лекарственные средства (седативные, психотропные препараты, некоторые антибиотики, амидопирин и др.). В эту же группу средств входят никотин, алкоголь.

• К физическим факторам тератогенного действия относят механические травмы в период беременности, вибрацию, ионизирующую радиацию, перегревание, переохлаждение и др.

Внешние причины могут оказывать воздействие непосредственно на плод или нарушать внутриутробное развитие путём действия на плаценту, амнион. Так, образующиеся при травме или воспалении тяжи и спайки амниона могут сдавливать конечности и приводить к их ампутации или деформации.

С учётом причин врождённых аномалий профилактические мероприятия проводят по двум направлениям:

• выявление генетических отклонений у будущих родителей;

• устранение действия внешних тератогенных факторов на женщин, особенно в период беременности.

Все врождённые пороки можно разделить по следующим основным признакам: изменение размеров, формы и положения органов, изменение количества органов или их отсутствие, появление новых рудиментарных органов.

Классификация врождённых пороков

I. Изменение размеров органов: избыточное развитие части тела или органа - гипергенезия; неполное развитие - гипоплазия (гипогенезия); полное отсутствие органа - аплазия (агенезия).

II. Изменение формы органов: косолапость, подковообразная почка, двурогая матка и др.

III. Аномалии расположения органов: эктопия, гетеротопия (крипторхизм, аберрантная щитовидная железа).

IV. Увеличение количества органов: полидактилия, гермафродитизм, добавочные рёбра.

V. Атавизмы: срединная, боковая кисты шеи, свищи.

VI. Дуплицирующие аномалии: сросшиеся близнецы

Дата добавления: 2014-12-27