Utmattning av metall: vad är det och hur kan det motstå det?

Mycket ofta orsaken till misslyckandet av olikateknik är metallmattning. Och detta kan hända inte bara efter en lång operation, men också i början av driften av utrustningen eller bilen. Anledningen till detta är de periodiska dynamiska belastningarna som upplevs av en viss montering eller del inte bara under utförandet av dess huvudfunktion utan också under tillverkningsprocessen. Som ett resultat börjar materialet bryta ner, även om spänningsvärdet inte har nått styrgränsen.

Faktum är att trötthet är en förändring i grundenegenskaper hos metall (mekanisk och fysisk) under påverkan av cykliska spänningar och deformationer. Detta medför strukturella förändringar i materialet som förekommer vid makro- och mikronivåer, vilka i stor utsträckning bestäms av de ursprungliga egenskaperna och villkoret för tillverkning av delen.

Att karakterisera anledningen av en metall till dettaUthållandeperioden tillämpas en sådan term som gränsen för uthållighet. Denna parameter är numeriskt lika med värdet på den maximala spänningen som ett material kan motstå för 10.000.000 eller fler cykler, det vill säga för en angiven laddningstid.

Metallens trötthet framträder inte på kort tid och iDetta är dess största fara. Det tar lite tid att göra nödvändiga förändringar i materialet, vilket sannolikt inte kommer att visas externt. Deras natur bestämmer i stor utsträckning metallets initiala egenskaper, spänningsstatus, laddningspersonal och påverkan av den yttre miljön. Fram till en viss punkt är alla fenomen som uppstår reversibla. Men över tiden börjar motståndet mot förstörelse gradvis minska, och så kallad utmattningsskada uppträder.

I det allra första skedet börjar metallets trötthetmanifesterar sig på den strukturella nivån, när mikrorackor börjar dyka upp längs korngränser och andra beståndsdelar som, när strukturen därefter laddas, blir makrorackor. Detta blir i sin tur huvudårsaken till den slutliga förstöringen av konstruktionsdelen under arbetet eller provet under den mekaniska provningen.

Den mest uppenbara tröttheten av metallerkaraktäriserar kurvan med samma namn, vilket återspeglar motsvarande förhållande mellan antalet lastcykler som testats av provet och skedena skeden, som börjar från det ögonblick då sprickan uppträder och slutar med den slutliga förstörelsen av föremålet för undersökningen. Med tanke på att utmattningsfenomen initialt uppträder i ställen för strukturella imperfektioner, vars fördelning är av probabilistisk karaktär, är utmattningsegenskaperna föremål för samma lagar. Test utförs oftast på ett roterande prov, till vilket en konstant böjningsbelastning appliceras.

Utmattningen av metall bestäms i stor utsträckning av förhållandenadrift av en viss design. Närvaron av ett aktivt medium och en tillräckligt hög temperatur kan kraftigt påskynda de negativa processer som förekommer i materialet. Materialets resistans reduceras signifikant i närvaro av olika strukturella inhomogeniteter, närvaron av icke-metalliska inklusioner, ojämn fördelning av legeringselement och även med otillräcklig ytrenhet. För att förhindra detta är det möjligt att tillgripa olika ytbehandlingar som kan skapa återstående tryckspänningar i materialets övre lager. Oftast för detta ändamål utförs diffusionsmättnad, härdning eller ytutsläckning utförs på olika sätt, exempelvis genom laserhärdning.