Резюме:Анализирани са причините, влияещи върху увреждането на металните части от умора. Чрез експерименти беше установено, че повредата на металните части, подложени на динамични натоварвания, се причинява от две условия: износване и умора. На тази основа бяха предложени шест мерки за подобряване на якостта на умора.
Ключови думи:метални части; стрес; умора; мярка
1. Причини, влияещи върху повредата от умора на метални части
Повредата от умора на частите съществува главно в точки с висока концентрация на напрежение. Обикновено под действието на променливи напрежения се генерират микропукнатини след множество пластични деформации на материала. Тези микропукнатини са началните причини за повреда от умора на частите. Най-общо казано, има две причини за повреда на метални части, подложени на динамични натоварвания: износване и умора. Смесителните рамена, отворените зъбни колела, лагерите и повдигащите барабани на бетонобъркачките са подложени на различни променливи натоварвания, които могат да причинят умора и износване в различна степен. Според статистическите данни около 80% от счупванията на компонентите са причинени от умора на материала, а устойчивостта на умора на компонентите е от голямо значение за техния експлоатационен живот. Причините за умората са много различни. Следователно е необходимо да се разбере появата на умора и да се извърши навременно и разумно научно лечение за по-нататъшно подобряване на устойчивостта на умора на частите.
1.1 Условия на труд
1.1.1 Ефекти от променливата честота на напрежението
Според експеримента, ако честотата на променливо напрежение е по-висока от 104 пъти/мин, границата на умора на материала на частта се увеличава с увеличаване на честотата. За части, които обикновено работят с променливи честоти на напрежение в диапазона от 3000-10000 цикъла/мин, променливата честота няма значителен ефект върху границата на умора на материала. Въпреки това, когато променливата честота е по-малка от 60 пъти/мин, границата на умора на материала действително намалява.
Под действието на променлив стрес частта трябва да претърпи определен брой цикли на напрежение, преди да настъпи повреда от умора. Колкото по-голяма е максималната променлива стойност на напрежението в цикъла на напрежение при същите циклични характеристики, толкова по-малко цикли ще претърпи частта, преди да възникне повреда; Напротив, колкото по-малка е максималната променлива стойност на напрежението в цикъла на напрежение при същите циклични характеристики, толкова повече цикли ще претърпи частта, преди да настъпи повреда. Под критична стойност под максималното напрежение, частта може да претърпи множество цикли на напрежение без повреда от умора, което често се нарича граница на издръжливост на материала или граница на умора.
1.1.2 Въздействието на претоварването и вторичното натоварване
В инженерните машини много части често работят в състояние, по-високо от границата на умора за кратък период от време, като внезапно стартиране на тежкотоварни барабани, внезапно натоварване на миксери, внезапно натоварване на зъбни колела и случайно претоварване. Границата на претоварване обикновено се използва за измерване на въздействието на превишаването на границата на умора върху повредата от умора.
Границата на повреда от претоварване на материалите се определя чрез експерименти. Първо, получете пълната крива на умора и идентифицирайте границата на умора σ{{0}}. След това използвайте пробата, за да измерите всяка стойност, по-висока от σ- Извършете тестове за умора при натоварване от 1. След определен брой цикли, работете при граничното напрежение на умора и наблюдавайте дали то влияе върху живота на умора N0. Ако не влияе върху продължителността на живота, това означава, че променливото натоварване не е причинило повреда. Както е показано на фигура 1, при всяко напрежение от претоварване, границата на повреда от претоварване се получава чрез търсене на точки a, b, c и т.н., които започват да показват повреда след различни цикли N, и свързване на точки a, b, c и т.н.
Зоната на повреда от претоварване се отнася до броя цикли под претоварване, които попадат в тази зона, което може да доведе до намаляване на живота на частта от умора. Следователно, колкото по-тясна е зоната, толкова по-силна е способността на материала да устои на претоварване.
Диагоналната линия на кривата на умора се нарича стойност на издръжливост на претоварване, която представлява максималния брой цикли на напрежение, които могат да бъдат издържани до счупване при напрежение, превишаващо границата на умора. Колкото по-стръмна е линията, толкова повече цикли на напрежение може да издържи при същото претоварване, което показва по-висока способност за устойчивост на претоварване. Чрез експерименти е установено, че границата на умора на металите се увеличава след работа под или близо до границата на умора за определен брой пъти и това явление се нарича упражнение под натоварване. Така че, когато сглобените компоненти или възли работят за определен период от време без натоварване или без пълно натоварване, от една страна, това може да подобри сработването на различни движещи се части и в същото време може да подобри устойчивостта на умора на частите и удължаване на експлоатационния им живот.
Фигура 1 Граница на увреждане от умора при претоварване
1.1.3 Въздействието на температурата на употреба
Ако температурата се повиши, способността на метала да устои на деформация намалява, което го прави податлив на пукнатини от умора и води до намаляване на границата на умора на материала. Напротив, ако температурата се понижи, границата на умора на материала се увеличава.
1.1.4 Въздействие на околната среда
Най-общо казано, работната среда, която засяга механичните компоненти, може грубо да се раздели на две категории: корозивни среди (водни разтвори, съдържащи киселини, основи, соли и т.н., влажни и т.н., като работната среда на миксери) и активни среди ( активни среди, които имат адсорбционни ефекти върху повърхността, но нямат корозивни ефекти, като грес и двигателно масло, съдържащи малко количество мастни киселини). Когато частите работят в среда с корозивна среда, металните корозивни вещества лесно се вграждат в частите, причинявайки концентрация на напрежение и намалявайки границата на умора.
1.2 Влиянието на повърхностните и размерните фактори върху частите
От анализа на процеса на умора може да се види, че неравномерното плъзгане на металите при редуващи се натоварвания е концентрирано главно върху металната повърхност, където са склонни да се появят пукнатини от умора, засягащи границата на умора. Повредите (следи от нож, маркировки и др.) И грапавостта на повърхността на частите могат да причинят концентрация на напрежение, което води до намаляване на границата на умора. Колкото по-висока е грапавостта на повърхността на същия материал, толкова по-високо е качеството на повърхностната обработка, толкова по-малка е концентрацията на напрежение върху металната повърхност и толкова по-висока е границата на умора.
1.3 Въздействие на ефекта от обработката за укрепване на повърхността
Поради факта, че повърхността на частта е място, където са склонни да се появят пукнатини от умора, а също така е място, където възниква концентрация на напрежението, когато частта е подложена на редуващи се натоварвания на огъване или усукване. Следователно повърхностната обработка на частите е от голямо значение за подобряване на границата на повърхностна умора. Често използваните методи за повърхностна обработка включват повърхностна студена деформация (дробно уплътняване, валцуване, полиране при валцоване и т.н.), повърхностна термична обработка (повърхностна карбуризация, азотиране, цианид, повърхностно високочестотно или пламъчно охлаждане и т.н.), повърхностно покритие и покритие , и т.н. Чрез повърхностна обработка на части може да се подобри здравината на повърхностния слой, може да се промени разпределението на повърхностното напрежение, може да се генерира остатъчно напрежение на повърхността, като по този начин се намали напрежението на опън върху повърхността при редуващи се натоварвания, предотвратявайки разпространението на пукнатини от умора и в крайна сметка подобряване на способността му да устои на границите на умора.
1.4 Ефект на структурата на сплавта
(1) Когато въглеродът присъства в твърд разтвор на метал (стомана), неговата граница на умора намалява с увеличаването на съдържанието на въглерод, като мартензит с високо и средно ниво на въглерод или мартензит с ниска температура.
(2) Металографска структура.
A. Размер на зърното. Рафинирането на размера на зърното може да намали степента на неравномерно приплъзване при променливо напрежение, да забави генерирането на ядра от пукнатини от умора, т.е. границите на зърната са пречка за разпространението на пукнатини от умора. Следователно рафинирането на размера на зърното може да удължи живота на умора.
Б. Организационен тип. Границата на умора на различните материали варира, особено след топлинна обработка, като границата на умора на темперирания мартензит σ- 1. Най-високият, закален мартензит не е толкова добър, колкото мартензита, а високотемпературният закален мартензит σ- 1 е по-нисък от мартензита и мартензита.
(3) Наличие на отломки. Неметалните примеси в металните материали са склонни към пукнатини от умора, което води до намаляване на границата на умора.
Посока на металните влакна. Връзката на посоката между линията на обтекаемост на компонента и основното напрежение има значително влияние върху границата на умора. Когато посоката на тока на формираната част е успоредна на посоката на основното напрежение, нейната граница на умора е по-висока, отколкото когато са перпендикулярни. С увеличаване на якостта на материала тази разлика също става по-голяма.
2. Мерки за подобряване на якостта на умора на метални части
За да се подобри устойчивостта на умора на механичните компоненти и научно да се справи с въображението на умората в металните части по своевременен и разумен начин, е от голяма полза да се подобри експлоатационният живот на механичните продукти и производителността на строителното оборудване. Поради това се предприемат следните мерки за подобряване на устойчивостта на умора на металните компоненти.
(1) Изберете подходящи материали и външни размери въз основа на работната среда и честотата на частите.
(2) Минимизирайте работата на частите в зоните на претоварване, доколкото е възможно.
(3) Частите трябва да преминат обучение за вторично натоварване, за да се подобри тяхната граница на умора.
(4) Трябва да се избягва повреда на повърхността на частите, трябва да се подобри грапавостта на повърхността на частите и концентрацията на напрежение трябва да се намали.
(5) Ако е необходимо, укрепете повърхността на частите, за да намалите възможността от пукнатини от умора.
(6) Разумният избор на материали и подходящата металографска обработка могат да подобрят общата граница на устойчивост на умора на частите.
2024 3 мартседмица WBM PПрепоръка за продукт:
Нестандартна обработка на метални части:
Henan Weichuang може да предостави OEM & ODM услуга. Ние можем да персонализираме нестандартни метални части според чертежите, предоставени от нашите клиенти, и също така да предоставим най-гъвкавите продукти, които искате.
Обработката на нестандартни прецизни части е така, защото страната не е определила съответните стандартни спецификации и няма подходящо регулиране на параметрите, а други аксесоари се контролират и обработват свободно от предприятието. Има много разновидности на нестандартни части.
Метални нестандартни части: Клиентът предоставя чертежите, а производителят използва оборудването, за да изработи съответните продукти според чертежите. Обикновено се използват повечето форми. Изискванията за толерантност и покритието се определят от клиента и няма определена парадигма. Продуктът от отливането до довършването напълно се нуждае от съответен качествен контрол, процесът е сложен и променлив, а цената обикновено е по-висока от тази на стандартните части.