Oboseala fisura nucleată apare, de obicei la sau în apropierea suprafeței probelor sau părți în care tensiunea de sarcină din exterior atinge valori maxime. Fisurile pot apărea la suprafețe lustruite foarte netede, cu toate acestea, aspectul lor este facilitată în mare măsură de prezența diferitelor tipuri de ridicatoare de stres: denivelărilor de prelucrare, incluziuni, corodare, uzura locală, etc ...
Sub influența unor sarcini ciclice generate benzi de alunecare locale datorate acestora și protuberanțe pe o suprafață netedă a probelor. Astfel de porțiuni ridicate asociate aparent eterogenă reală a structurii metalelor și aliajelor; ele apar ca un tip special de educație la proiecțiile de suprafață (extrudare) și jgheaburi (intruziune), observate la microscop electronic (figura 13.1.). benzi alunecare locale, având ca rezultat formarea de extrudare și a intruziunilor, sunt formate la un unghi de 45 ° față de direcția de efort de întindere (Fig. 13.2). Ele sunt responsabile pentru formarea microfisurilor germinale, care se extind, de asemenea, la un unghi de 45 ° față de direcția de efort de întindere, de obicei, în una sau două boabe.
Figura 13.1 - Extrusion (convexitate) și intruziunilor (cavități) în nichel recoaptă. h3600
Figura 13.2 - Schema extrudatelor (1) și intruziuni (2) pe suprafața (3) din materiale metalice supuse încărcării ciclice. 4 - fâșii Plain
După formarea și propagarea microfisurilor la oboseală în regiunea uneia sau a două granule la un unghi de 45 ° față de direcția de efort de întindere începe propagarea pas oboseala fisurilor. În această etapă, fisura se extinde perpendicular pe direcția tensiunii aplicate.
fracturi Oboseala se caracterizează prin prezența pe zonele lor de oboseala de suprafata încorporând la rupere prin oboseală așteptare. În general, procesul de dezvoltare a fisurilor la oboseală include (Fig. 13.3) etapă lentă stabilă creștere fisurii (zona ls), dezvoltarea accelerată a fisurilor instabile (zona lr) și etapa doloma (zona ld), în care are loc distrugerea de la un mecanism de fractură statică. Zona doloma apare atunci când lungimea oboseala fisura lf critic valoare (lf = ls + lr) (Fig. 13.3). Zona Dacă numita zonă de creștere oboseală fisurii.
Numărul de zone oboseala si dimensiunea lor depinde în primul rând de numărul de cicluri care au trecut proba sau detaliu la eșec. Zonele Oboseală Forma depinde de detaliile de configurare și circuitul de sarcină aplicată. Oboseala fractură în mod tipic drept (cel puțin în stadiul de dezvoltare a unei fisuri la oboseală), cu un grad scăzut de rugozitate și aproape fără semne concomitente de distrugere deformare macroplastic.
Figura 13.3 - Diagrama fracturii la oboseală
În etapa de propagare pentru fiecare încărcare oboseala ciclu fisurii se deplasează înainte de o anumită distanță. Astfel, pe suprafața fracturii, de regulă, este un număr de serie de benzi de - (. Figura 13.4) caneluri oboseală reflectă situația frontului fisurii a fiecărui ciclu de încărcare.
Figura 13.4 - caneluri Oboseala și mecanismul de creștere oboseala fisurii rezultat formarea de striuri: și - o stare neîncărcată; b - o sarcină de tracțiune mică; în - sarcina maximă; g - o sarcină mică de compresiune; d - sarcina maximă de compresiune; e - o sarcină de tracțiune mică
Conform modelului curent (Fig. 13.4), oboseală apare canelură de expansiune succesive datorate și contracția suprafețele laterale ale fisurii. Atunci când extinderea gura fisura din cauza stresului la tracțiune, fisura progresează. Când bilateral de compresie de metal într-un deformată plastic vârful fisurii este supus aplatizare, care apare ulterior ca oboseala formarea uluc.
ciclu de încărcare - un set de valori succesive de tensiune de curent alternativ peste o perioadă de schimbare.
Cei mai importanți parametri sunt ciclul de încărcare (Figura 13.5.):
1. Maxim (# 963; max) și minim (# 963; min) valori ale ciclului de tensiune.
2. Glisează tensiune ciclu: # 916; # 963; = # 963; max - # 963; min.
5. Coeficientul de încărcare asimetrie ciclu: R = # 963; min / # 963; max.
6. Frecvența și încărcare Perioada: f = 1 / T.
Figura 13.5 - Cei mai importanți parametri ai ciclului de încărcare
În funcție de valoarea ciclului de încărcare Coeficientul de asimetrie R distinge următoarele tipuri de cicluri de încărcare (Figura 13.6.):
1. cicluri znakopostojannom: tracțiune (0 2. cicluri alternante simetrice (R = -1), de preferință întindere (-1 3. Otnulevoy (R = 0) și comprimarea otnulevoy cicluri (R = -∞). Figura 13.6 - Tipuri de semn constant (a, f), alternativ (c, d, e) și otnulevyh cicluri (b, e) încărcare: și - întindere (0 Ciclul Tip încărcare definește raportul dintre ciclul maxim și minim de tensiune și afectează în mod semnificativ rezistența la oboseală a materialului. Forma ciclului (Fig. 13.7) determină durata expunerii la un nivel dat de tensiune. Aceasta afectează în mod semnificativ timpul până la nucleatiei oboseala fisurilor și, într-o măsură mai mică, timpul de propagare a fisurii. Acest efect este mărită în special prin fractură la oboseală la temperaturi ridicate. Figura 13.7 - Diferite forme ale ciclului modifică amplitudinea tensiunii: a - încărcare cu o amplitudine constantă la sinusoidale (armonice) buclelor de formă; b - cu amplitudinea biharmonic; în - o frecvență variabilă; r - ciclul bloc programat; d - ciclul arbitrar; e - cu o suprasarcină în seria armonica. În starea de stres a eșecului oboseală a materialului în cadrul unui sistem de influență considerabilă de încărcare. Prin urmare, în cazul în care schema de încărcare a probei de testat este selectat astfel încât să se reproducă starea cea mai accentuat de mater în proiectarea sau părți, precum și operaționale a primi formularul kink. Atunci când este testat pentru oboseala folosind două tipuri de încărcare diferă substanțial (Figura 13.8.): - încărcare moale - pentru a specifica sarcina scara (stres); - încărcare rigidă - pentru a specifica scara de deformare.
Figura 13.8 - Soft (a) și hard (b) probe de încărcare
Atunci când moale de încărcare o valoare de încărcare predeterminată; este practic constantă pe tot parcursul încercării. În acest caz, mișcarea cinematică nu este limitată și poate varia în funcție de schimbările în rigiditatea sistemului încărcat în timpul perioadei de creștere treptată a unei fisuri de oboseală. Soft de încărcare mai larg răspândită în construcții industriale și piese de mașini, de încărcare decât rigide.
Când încărcarea rigidă o cantitate predeterminată este cinematic mișcare limitată, constantă pe toată durata testului, inclusiv perioada de scădere a rigidității eșantionului sau elementele în dezvoltarea fisurilor la oboseală. Când forța de încărcare rigidă variază în funcție de un sistem încărcat modificări de rigiditate. Acest tip de încărcare este cazul, de exemplu, o legătură mecanisme de bielă-manivelă, cuplajelor și tampoane de cale ferată t. D.
Curba oboseala. Ciclu scăzut și oboseala ciclu.
Rezistența la oboseală (limita la oboseală) este determinată de oboseală a materialului testează un anumit număr de probe cu valori diferite ale ciclului de tensiune. Majoritatea folosesc un ciclu simetric de încărcare (R = -1), iar testele de oboseală a probelor cilindrice (Fig. 13.9), se efectuează în conformitate cu „îndoire cu rotire“, cu un leagăn de tensiune predeterminată. Ciclul de tensiune este notată # 963; -1. MPa.
Figura 13.9 - probă cilindrice pentru teste de oboseala pe o „îndoire cu rotație“
Inițial stabilit ciclul de tensiune # 963; -1 în eșantion, evident depășește limita de oboseală a materialului. Testează prin eșantionare. După distrugerea numărului eșantionului fix de cicluri, ceea ce duce la distrugerea acestuia (N, ciclu). Apoi, o tensiune de ciclu este redus și se efectuează re-test, și se înregistrează numărul de cicluri de încărcare până la fractura specimen. Astfel de operații sunt efectuate atâta timp cât probele nu încetează să se rupă, după ce a lucrat un anumit număr de cicluri (test de bază). Apoi a construi un grafic de „ciclu de tensiune - numărul de cicluri până la eșecul probelor“ în liniar (# 963; -1 - N) sau mai frecvent în semilogaritmică (# 963; -1 - lg N) coordonatele. Curba astfel obținută oboseala numita curba Wohler, sau o curbă (Fig. 13,10).
Figura 13.10 - Curbele de oboseală în coordonate „# 963; -1 - N» (a) și „# 963; -1 - lg N» (b)
La curbele de oboseală, cu o porțiune orizontală pronunțată poate detecta nivelul de stres, nu duce la distrugerea probelor la cicluri arbitrar mari de încărcare - rezistență la oboseală fizică (rezistenta). Curbele de acest tip sunt tipice pentru metale feroase și aliaje de titan. Curbele de oboseala cu o aproximare asimptotică a ramurii dreptul la caracteristica orizontală a aliajelor de metale neferoase, precum și pentru cazul metalelor feroase în influența medii corozive.
Să ne definim limita la oboseală a materialului, baza de date de testare, conceptul de ciclu redus si oboseala ciclu de mare. Pentru aceasta folosesc curba de oboseală totală schema prezentată în Figura 13.11.
Figura 13.11 - completa curba de oboseală diagrama în coordonate «LG # 963; - lg Ncr „(a) și răsuciri formă la ciclu redus și oboseală ridicată ciclu (b):
# 963; w - rezistență la oboseală (rezistenta); # 963; t D - efortul de curgere dinamic; Nk - numărul de cicluri corespunzător regiunii fracturii oboseala curba
Limita Oboseala (rezistenta) (# 963; w) - este valoarea maximă a ciclului de tensiune, fără a provoca distrugerea eșantionului pe baza NR. Încărcați forma (moale sau tare) nu are practic nici un efect asupra valorii de oboseală a materialului.
Testul de bază (NR) - acest număr prestabilit de cicluri de încărcare, la care au fost testate probele pentru oboseala. Pentru a determina limita de oboseala (rezistenta) NR primi valoarea de bază de 10 7 cicluri pentru metale și aliaje, având o porțiune substanțial orizontală pe curba de oboseală. Pentru metale și aliaje cu o aproximare asimptotică a ramurii din dreapta orizontale NR = 10 august cicluri. Se presupune că, cu o creștere suplimentară a ciclurilor de încărcare (mai mult NR) distrugerea probelor nu a avut loc la un proces arbitrar lung.
Punctul A (Fig. 13.11) corespunde unei tensiuni aproape de limita rezistenței materialului la care fractura se produce într-un singur ciclu. secțiunea ABC corespunde regiunii fracturii cvasi-statice. Durabilitatea modelului din stadiul tehnicii, în general, nu depășește 10 ciclu de două. Din cauza nivelului ridicat tensiuni fractură cvasi-statică are semne de chiuvetă, fisuri și numeroase nucleație la diferite nivele de pe suprafața probei, să conducă la etapele de formare. În aparență, fracturile cvasi-statice nu diferă în mod fundamental de static.
Porțiune CD-ul corespunde cu oboseala ciclu redus. oboseala ciclu FIELD se extinde din zona fracturii cvasistatic inainte curba oboseala fracturii (Fig. 13.11). La oboseala ciclu redus fisura progresează la fiecare ciclu de încărcare, formând o suprafață microtopography fractură brăzdat. O trăsătură caracteristică este oboseala ciclu formare scăzută suprafață fractură pe o singură zonă de oboseală urmată zona doloma (Fig. 13.11). Această structură reflectă pauză suficient de nivel înalt sarcini ciclice în oboseala ciclu redus. Numărul de cicluri la oboseala ciclu redus, de obicei, nu depășește 10 cicluri de încărcare iunie.
Spargerea curbei de oboseală (DE) se observă atunci când rezistența la curgere dinamică a materialului # 963; m D. adică rezistența la curgere a materialului la o rată egală cu tulpină rata de încărcare ciclică ...
Pentru regiunea discontinuitate trebuie oboseala oboseala ciclu curba (porțiunea EFGH) (Fig. 13.11). Nivelurile scăzute de sarcini ciclice în fractura de oboseala arta pe suprafață determină formarea de oboseală fracturilor două zone (Fig 13.10.) Zona de creștere fisurii stabilă (ls) și dezvoltarea accelerată a unei zone de fisură (lr). Din acest motiv, mai completă asupra acestor fracturi ia o mică parte a suprafeței fracturii. Numărul de cicluri la oboseala ciclu depășește 10 iunie cicluri de încărcare.