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? ? ? ?機(jī)械密封端面的熱裂由于在很大程度上決定著機(jī)械密封的許用[PV]值，因此，機(jī)械密封向高參數(shù)發(fā)展的過程中，首先要搞清楚摩擦副環(huán)端面熱裂的機(jī)理。
? ? ? ?摩擦副環(huán)端面熱裂機(jī)理的研究，一方面是從彈性力學(xué)的角度出發(fā)，以強(qiáng)度應(yīng)力為判據(jù)。當(dāng)摩擦副環(huán)的溫度分布產(chǎn)生的熱應(yīng)力達(dá)到材料的強(qiáng)度限后，端面就會(huì)產(chǎn)生熱裂。其中，根據(jù)摩擦副環(huán)的工作狀態(tài)熱裂的判據(jù)有兩點(diǎn)須加以說明。一點(diǎn)是摩擦副環(huán)在端面摩擦熱的作用下產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定溫度場，以穩(wěn)定溫度場產(chǎn)生的定學(xué)熱應(yīng)力作為端面熱裂的判據(jù)。另一點(diǎn)是摩擦副環(huán)在開、停車受到急冷或急熱的作用，摩擦副環(huán)在非穩(wěn)定溫度場產(chǎn)生的非定常熱應(yīng)力作用下導(dǎo)致應(yīng)力躍變，從而出現(xiàn)尖峰應(yīng)力，尖峰應(yīng)力隨著沖擊應(yīng)力波以較大的速度作用摩擦副環(huán)，不斷循環(huán)使材料失去延性而發(fā)生脆化，對于脆性材料，嚴(yán)重時(shí)一次熱負(fù)荷就會(huì)產(chǎn)生脆性破壞。對于一些有一定延性的材料，非定常熱應(yīng)力雖然超過材料的屈服點(diǎn)，在局部產(chǎn)生塑性應(yīng)變，但不立即發(fā)生破壞而在四周影響下仍能壓回或拉回原來狀態(tài)。但尖峰應(yīng)力太大時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)剩余變形，這樣的延性材料也會(huì)在反復(fù)變化的作用下產(chǎn)生熱疲勞，而最后導(dǎo)致熱裂。當(dāng)然這還要取決于溫度變化的速率，剩余應(yīng)力的大小以及彈性波傳播的速度等許多因素。但總的來講對于脆性材料造成熱裂的原因是熱沖擊，而對于延性材料造成的熱裂原因是熱疲勞。
? ? ? ?上面所述的是以熱彈性力學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)所得出的結(jié)論，對于一般的材料都能較好的適用。但是，對于一些含有微孔的材料和非均質(zhì)的金屬陶瓷等都不適用，在這些材料中，由于熱沖擊下材料產(chǎn)生裂紋時(shí)，在裂紋的瞬時(shí)擴(kuò)張過程中可能被晶界或金屬相、微孔所中止，而不導(dǎo)致破壞。這在強(qiáng)度應(yīng)力理論中就不能得到解釋，于是，對待端面熱裂的問題上就出現(xiàn)了第二種處理方式，這就是以斷裂力學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)以應(yīng)變能斷裂能為判據(jù)的理論。
? ? ? ?在強(qiáng)度應(yīng)力理論中，對熱應(yīng)力的計(jì)算是假設(shè)材料的外形是完全剛性約束的，所以各處的內(nèi)應(yīng)力都處在最大熱應(yīng)力值的狀態(tài)，這實(shí)際上只是一個(gè)條件最惡劣的力學(xué)模型。它假設(shè)材料是完全剛性的，而任何應(yīng)力釋放如位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，粘滯流動(dòng)都是不存在的。按照斷裂力學(xué)的觀點(diǎn)，通常的材料都存在有一定大小、數(shù)量的微裂紋，在熱沖擊情況下，這些裂紋的產(chǎn)生、擴(kuò)張、蔓延程度與材料積累的彈性應(yīng)變能和裂紋擴(kuò)展的斷裂表面能有關(guān)。
? ? ? ?其中Hasselman結(jié)合Kingery的工作，提出“熱應(yīng)力裂紋安定性因子Rst”為：?