+86-755-29603649

Влиянието на умората на метала върху металните части

May 04, 2024

Умората на метала се отнася до процеса, при който материалите и компонентите постепенно произвеждат локални трайни кумулативни повреди на едно или няколко места при циклично напрежение или циклично напрежение и пукнатини или внезапни пълни счупвания се появяват след определен брой цикли. Когато материалите и конструкциите са подложени на повтарящи се променящи се натоварвания, въпреки че стойността на напрежението никога не надвишава границата на якост на материала, той може да бъде повреден, дори ако е по-нисък от границата на еластичност. Това явление на увреждане на материала и конструкцията при повтарящи се редуващи се натоварвания се нарича разрушаване от умора на метала.

Най-общо казано, металите ще предизвикат някои фини пукнатини върху металната повърхност при продължителни възвратно-постъпателни натоварвания. След като пукнатините по металната повърхност се натрупат и разширят до определена степен, ще настъпи бързо и силно крехко счупване. Когато възникне крехко счупване, металът често не понася натоварване, което надвишава якостта на опън/натиск на метала. Причината е, че якостта на опън/натиск на метала е стойността, получена при статични условия, и причината е, че при редуващи се натоварвания е по-вероятно металът да достигне границата на якост и след това да причини разрушаване от умора.

Има две основни причини за разрушаването на металите от умора. От една страна, след поредица от процеси като топене и леене, металната структура вътре в крайния продукт не е еднородна, което ще причини дефекти и вътрешно напрежение в метала. Добрата топлинна обработка може да подобри металната структура и да елиминира по-голямата част от напрежението. Добавянето на различни редкоземни елементи към метала може да подобри якостта на умора на метала, като по този начин увеличи експлоатационния живот на метала. От друга страна, има външни фактори, които могат да бъдат обобщени в три аспекта. Единият е да се прави разграничение по вид натоварване, като умора от удар, образувана от ударно натоварване върху повърхността, контактно натоварване, ями и ями, образувани на повърхността за облекчаване на умората, умора от износване при микродвижение, като например когато повърхностите на две части са в контакт, контактната повърхност претърпява малко възвратно-постъпателно относително движение. Движение и след това повърхността на частите ще доведе до износване, окисление, уморен пилинг и други форми на умора от износване при микро движение и т.н., които могат да бъдат разделени на висока температура, ниска температура, цикъл на висока и ниска температура, умора от корозия, и т.н. според температурата на околната среда. При високи температури (над точката на топене на метала или над температурата на рекристализация) пластичността на метала се увеличава и твърдостта намалява, което го прави по-лесен за деформиране. При ниски температурни условия пластичността на метала намалява, крехкостта се увеличава и е по-вероятно металът да има крехко счупване и други проблеми. Поради характеристиките на термично разширение и свиване, металът ще произведе вътрешно напрежение при условията на високи и ниски температурни цикли, което ще причини увреждане на метала от умора. Корозионната умора се отнася до образуването на оксиди върху металната повърхност под действието на водни пари във въздуха, което ще унищожи повърхностната здравина на метала и ще направи зоната на корозия по-податлива на повреда. Според състоянието на стрес, то може да бъде разделено на умора от единичен стрес и многопосочна умора от стрес. Под действието на един цикъл на напрежение, частите ще имат живот малко по-нисък от границата на якост на статично натоварване, докато под действието на многопосочно напрежение частите са по-вероятно да бъдат уморени поради деформация.

След като разберем условията за образуване на умора на метала, ще проучим как да открием скритата умора на метала. От откриването на умората на метала в началото на 19-ти век, хората изследват причините за умората. В процеса на изследване хората са усвоили различни методи за откриване на дефекти. Има пет общи метода за откриване на дефекти: рентгеново откриване, ултразвуково откриване, откриване на вихрови токове, откриване на магнитни частици и откриване на проникване. Вземайки рентгеново откриване като пример, металът се прониква от рентгенови лъчи. Дефектните части вътре в метала могат да проникнат повече лъчи, докато частите с еднаква плътност ще отразяват обратно повече лъчи. Поради това при изобразяване дефектите са по-тъмни, а частите с еднаква плътност са по-ярки. По този начин можем по-интуитивно и бързо да определим разпределението на дефектите вътре в метала, така че да можем да избегнем появата на повреда от умора до известна степен чрез избягване на дефекти като работни зони и укрепване на здравината на дефектите.

Може да харесаш също

Изпрати запитване