Rezumat:Au fost analizate motivele care afectează deteriorarea prin oboseală a pieselor metalice. Prin experimente s-a constatat că deteriorarea pieselor metalice supuse sarcinilor dinamice este cauzată de două condiții: uzura și oboseala. Pe această bază, au fost propuse șase măsuri pentru îmbunătățirea rezistenței la oboseală.
Cuvinte cheie:Părți metalice; Stres; Oboseală; măsura
1. Motive care afectează deteriorarea prin oboseală a pieselor metalice
Deteriorarea prin oboseală a pieselor există în principal la puncte de concentrare ridicată a tensiunilor. În general, sub acțiunea tensiunilor alternative, se generează micro fisuri după multiple deformații plastice ale materialului. Aceste micro fisuri sunt cauzele inițiale ale deteriorării prin oboseală a pieselor. În general, există două cauze de deteriorare a pieselor metalice supuse sarcinilor dinamice: uzura și oboseala. Brațele de amestecare, angrenajele deschise, lagărele și tamburele de ridicare ale betonierelor sunt supuse la diferite solicitări alternative, care pot provoca oboseală și uzură în diferite grade. Conform datelor statistice, aproximativ 80% din fracturile componentelor sunt cauzate de oboseala materialului, iar rezistența la oboseală a componentelor este de mare importanță pentru durata de viață a acestora. Cauzele oboselii variază foarte mult. Prin urmare, este necesar să înțelegeți apariția oboselii și să efectuați un tratament științific în timp util și rezonabil pentru a îmbunătăți în continuare rezistența la oboseală a pieselor.
1.1 Condiții de lucru
1.1.1 Efectele frecvenței alternante a tensiunilor
Conform experimentului, dacă frecvența tensiunii alternative este mai mare de 104 ori/min, limita de oboseală a materialului piesei crește odată cu creșterea frecvenței. Pentru piesele care funcționează în mod obișnuit cu frecvențe de tensiuni alternative în intervalul de 3000-10000 cicluri/min, frecvența alternativă nu are un efect semnificativ asupra limitei de oboseală a materialului. Cu toate acestea, atunci când frecvența alternativă este mai mică de 60 de ori/min, limita de oboseală a materialului scade efectiv.
Sub acțiunea tensiunii alternative, piesa trebuie să sufere un anumit număr de cicluri de solicitare înainte de a se produce cedarea prin oboseală. Cu cât este mai mare valoarea maximă a tensiunii alternative în ciclul de tensiuni sub aceleași caracteristici ciclice, cu atât mai puține cicluri va suferi piesa înainte de producerea deteriorării; Dimpotrivă, cu cât este mai mică valoarea maximă a tensiunii alternative în ciclul de tensiuni sub aceleași caracteristici ciclice, cu atât mai multe cicluri va fi supusă piesei înainte să apară deteriorarea. Sub o valoare critică sub tensiunea maximă, piesa poate suferi mai multe cicluri de solicitare fără eșec la oboseală, care este adesea denumită limita de rezistență a materialului sau limita de oboseală.
1.1.2 Impactul supraîncărcării și al sarcinii secundare
În mașinile de inginerie, multe piese funcționează adesea într-o stare mai mare decât limita de oboseală pentru o perioadă scurtă de timp, cum ar fi pornirea bruscă a tobelor grele, încărcarea bruscă a mixerelor, încărcarea bruscă a angrenajelor și supraîncărcarea ocazională. Limita de suprasarcină este utilizată în general pentru a măsura impactul depășirii limitei de oboseală asupra daunelor cauzate de oboseală.
Limita de deteriorare prin suprasarcină a materialelor este determinată prin experimente. În primul rând, obțineți curba de oboseală completă și identificați limita de oboseală σ{{0}}. Apoi utilizați eșantionul pentru a măsura orice valoare mai mare decât σ- Efectuați teste de oboseală sub un stres de 1. După un anumit număr de cicluri, operați la solicitarea limită de oboseală și observați dacă aceasta afectează durata de viață la oboseală N0. Dacă nu afectează durata de viață, indică faptul că sarcina alternativă nu a provocat daune. După cum se arată în Figura 1, sub fiecare efort de suprasarcină, limita daunelor de suprasarcină este obținută prin căutarea punctelor a, b, c, etc. care încep să prezinte daune după diferite cicluri N și conectând punctele a, b, c etc.
Zona de deteriorare prin suprasarcină se referă la numărul de cicluri sub suprasarcină care intră în această zonă, ceea ce poate determina o reducere a duratei de viață la oboseală a piesei. Prin urmare, cu cât zona este mai îngustă, cu atât este mai puternică capacitatea materialului de a rezista la suprasarcină.
Linia diagonală de pe curba de oboseală se numește valoarea rezistenței la suprasarcină, care reprezintă numărul maxim de cicluri de solicitare care pot fi suportate până la rupere sub efort care depășește limita de oboseală. Cu cât linia este mai abruptă, cu atât poate suporta mai multe cicluri de stres sub aceeași suprasarcină, indicând o capacitate mai mare de a rezista la suprasarcină. Prin experimente s-a constatat că limita de oboseală a metalelor crește după operarea sub sau aproape de limita de oboseală de un anumit număr de ori, iar acest fenomen se numește exercițiu sub sarcină. Deci, atunci când componentele sau ansamblurile asamblate funcționează pentru o perioadă de timp fără sarcină sau fără sarcină completă, pe de o parte, poate îmbunătăți rularea diferitelor părți în mișcare și, în același timp, poate îmbunătăți rezistența la oboseală a pieselor și prelungește durata de viață a acestora.
Figura 1 Limita daunelor cauzate de suprasarcină
1.1.3 Impactul temperaturii de utilizare
Dacă temperatura crește, capacitatea metalului de a rezista la deformare scade, făcându-l predispus la fisuri de oboseală și conducând la o scădere a limitei de oboseală a materialului. Dimpotrivă, dacă temperatura scade, limita de oboseală a materialului crește.
1.1.4 Impactul mediilor de mediu
În general, mediul de lucru care afectează componentele mecanice poate fi împărțit aproximativ în două categorii: medii corozive (soluții apoase care conțin acizi, alcaline, săruri etc., umede etc., cum ar fi mediul de lucru al malaxorelor) și medii active ( medii active care au efecte de adsorbție la suprafață, dar nu au efecte corozive, cum ar fi grăsimea și uleiul de motor care conțin o cantitate mică de acizi grași). Când piesele lucrează în medii corozive, substanțele metalice corozive sunt ușor încorporate în piese, provocând concentrarea tensiunilor și reducând limita de oboseală.
1.2 Influența factorilor de suprafață și dimensiune asupra pieselor
Din analiza procesului de oboseală, se poate observa că alunecarea neuniformă a metalelor sub sarcini alternative se concentrează în principal pe suprafața metalică, unde sunt predispuse să apară fisuri de oboseală, afectând limita de oboseală. Deteriorările (urme de cuțit, marcaje etc.) și rugozitatea de pe suprafața pieselor pot determina concentrarea tensiunilor, ducând la scăderea limitei de oboseală. Cu cât este mai mare rugozitatea suprafeței aceluiași material, cu atât este mai mare calitatea prelucrării suprafeței, cu atât este mai mică concentrația de tensiuni pe suprafața metalului și cu atât limita de oboseală este mai mare.
1.3 Impactul efectului tratamentului de întărire a suprafeței
Datorită faptului că suprafața piesei este un loc în care sunt predispuse să apară fisuri de oboseală și este, de asemenea, un loc în care se produce concentrarea tensiunilor atunci când piesa este supusă sarcinilor alternative de încovoiere sau torsiune. Prin urmare, tratarea suprafeței pieselor este de mare importanță în îmbunătățirea limitei de oboseală a suprafeței. Metodele de tratare a suprafeței utilizate în mod obișnuit includ deformarea la rece a suprafeței (shot peening, laminare, lustruire prin rulare etc.), tratarea termică a suprafeței (carburarea suprafeței, nitrurare, cianurare, înaltă frecvență de suprafață sau stingere cu flacără etc.), acoperirea și acoperirea suprafeței , etc. Prin tratarea suprafeței pieselor, rezistența stratului de suprafață poate fi îmbunătățită, distribuția tensiunii de suprafață poate fi modificată, stresul rezidual poate fi generat pe suprafață, reducând astfel efortul de tracțiune pe suprafață sub sarcini alternative, prevenind propagarea fisurilor de oboseală și, în cele din urmă, îmbunătățirea capacității sale de a rezista la limitele de oboseală.
1.4 Efectul structurii aliajului
(1) Când carbonul este prezent într-o soluție solidă de metal (oțel), limita sa de oboseală scade odată cu creșterea conținutului de carbon, cum ar fi martensita călită cu carbon ridicat și mediu sau martensita călită la temperatură joasă.
(2) Structura metalografică.
A. Dimensiunea boabelor. Rafinarea mărimii granulelor poate reduce gradul de alunecare neuniformă sub stres alternativ, întârzie generarea miezurilor de fisuri de oboseală, adică limitele de cereale sunt un obstacol în calea propagării fisurilor de oboseală. Prin urmare, rafinarea granulelor poate prelungi durata de viață la oboseală.
B. Tip organizatoric. Limita de oboseală a diferitelor materiale variază, în special după tratamentul termic, cum ar fi limita de oboseală a martensitei temperate σ- 1. Cel mai ridicat, martensita călită nu este la fel de bună ca martensita, iar martensita călită la temperatură înaltă σ- 1 este mai mică decât martensita și martensita.
(3) Prezența resturilor. Impuritățile nemetalice din materialele metalice sunt predispuse la fisuri de oboseală, ceea ce duce la o scădere a limitei de oboseală.
Direcția fibrelor metalice. Relația de direcție dintre fluidizarea componentelor și solicitarea principală are un impact semnificativ asupra limitei de oboseală. Când direcția de curgere a piesei formate este paralelă cu direcția tensiunii principale, limita sa de oboseală este mai mare decât atunci când acestea sunt perpendiculare. Pe măsură ce rezistența materialului crește, această diferență devine și ea mai mare.
2. Măsuri de îmbunătățire a rezistenței la oboseală a pieselor metalice
Pentru a îmbunătăți rezistența la oboseală a componentelor mecanice și pentru a face față științific imaginației oboselii în piesele metalice în timp util și rezonabil, este de mare beneficiu să îmbunătățim durata de viață a produselor mecanice și productivitatea echipamentelor de construcții. Prin urmare, se iau următoarele măsuri pentru a îmbunătăți rezistența la oboseală a componentelor metalice.
(1) Selectați materialele adecvate și dimensiunile exterioare în funcție de mediul de lucru și frecvența pieselor.
(2) Minimizați pe cât posibil funcționarea pieselor în zonele de suprasarcină.
(3) Piesele trebuie să fie supuse unui antrenament secundar de încărcare pentru a-și îmbunătăți limita de oboseală.
(4) Deteriorarea suprafeței pieselor ar trebui evitată, rugozitatea suprafeței pieselor ar trebui să fie îmbunătățită și concentrația de stres trebuie redusă.
(5) Dacă este necesar, întăriți suprafața pieselor pentru a reduce posibilitatea apariției fisurilor de oboseală.
(6) Selecția rezonabilă a materialelor și tratamentul metalografic adecvat pot îmbunătăți limita generală de rezistență la oboseală a pieselor.
2024 3 martieSăptămână WBM PRecomandare de produs:
Prelucrarea pieselor metalice non-standard:
Henan Weichuang poate oferi servicii OEM și ODM. Putem personaliza piesele metalice non-standard în funcție de desenele furnizate de clienții noștri și, de asemenea, oferim cele mai flexibile produse pe care le doriți.
Prelucrarea pieselor de precizie non-standard se datorează faptului că țara nu a stabilit specificații standard relevante și nu există o reglementare a parametrilor relevante, iar alte accesorii sunt controlate și procesate liber de întreprindere. Există multe varietăți de piese non-standard.
Piese metalice nestandard: clientul furnizează desenele, iar producătorul folosește echipamentul pentru a realiza produsele corespunzătoare conform desenelor. De obicei, se folosesc majoritatea matrițelor. Cerințele de toleranță și finisajul sunt toate specificate de client și nu există o paradigmă sigură. Produsul de la turnare până la finisare necesită complet un control de calitate corespunzător, procesul este complex și variabil, iar costul este în general mai mare decât cel al pieselor standard.