+86-755-29603649

Utjecaj zamora metala na metalne dijelove

May 04, 2024

Zamor metala odnosi se na proces u kojem materijali i komponente postupno proizvode lokalna trajna kumulativna oštećenja na jednom ili više mjesta pod cikličkim naprezanjem ili cikličkim deformacijama, a nakon određenog broja ciklusa nastaju pukotine ili iznenadni potpuni lomovi. Kada su materijali i strukture podvrgnuti opetovanim promjenjivim opterećenjima, iako vrijednost naprezanja nikada ne prelazi granicu čvrstoće materijala, može se oštetiti čak i ako je niža od granice elastičnosti. Ovaj fenomen oštećenja materijala i konstrukcije pod opetovanim izmjeničnim opterećenjima naziva se lom metala uslijed zamora.

Općenito govoreći, metali će proizvesti sitne pukotine na metalnoj površini pod kontinuiranim klipnim opterećenjima. Nakon što se pukotine na površini metala nakupe i prošire do određene mjere, doći će do brzog i snažnog krhkog loma. Kada dođe do krhkog loma, metal često ne podnosi opterećenje koje premašuje vlačnu/tlačnu čvrstoću metala. Razlog je taj što je vlačna/tlačna čvrstoća metala vrijednost dobivena u statičkim uvjetima, a razlog je to što je pod izmjeničnim opterećenjima veća vjerojatnost da će metal dosegnuti granicu čvrstoće i zatim proizvesti slom uslijed zamora.

Postoje dva glavna razloga za slom metala uslijed zamora. S jedne strane, nakon niza procesa kao što su taljenje i lijevanje, metalna struktura unutar gotovog proizvoda nije ujednačena, što će uzrokovati nedostatke i unutarnje naprezanje unutar metala. Dobra toplinska obrada može poboljšati metalnu strukturu i eliminirati većinu stresa. Dodavanje različitih elemenata rijetke zemlje u metal može poboljšati čvrstoću metala na zamor, čime se produljuje radni vijek metala. S druge strane, postoje vanjski čimbenici, koji se mogu sažeti u tri aspekta. Jedan je razlikovati prema vrsti opterećenja, kao što je udarni zamor nastao udarnim opterećenjem na površini, kontaktno opterećenje, udubljenja i jame formirane na površini radi ublažavanja zamora, mikropokretni zamor, kao kada su površine dvaju dijelova u kontakt, kontaktna površina prolazi kroz malo recipročno relativno gibanje. Kretanje, a zatim će površina dijelova proizvesti trošenje, oksidaciju, ljuštenje uslijed zamora i druge oblike zamora od trošenja mikro-kretanja, itd., koji se mogu podijeliti na visoke temperature, niske temperature, ciklus visoke i niske temperature, zamor od korozije, itd. prema temperaturi okoline. U uvjetima visoke temperature (iznad tališta metala ili iznad temperature rekristalizacije) povećava se plastičnost metala, a smanjuje tvrdoća, što ga čini lakšim za deformiranje. Pod uvjetima niskih temperatura, plastičnost metala se smanjuje, krtost se povećava, a metal je vjerojatnije da će imati krti lom i druge probleme. Zbog karakteristika toplinskog širenja i skupljanja, metal će proizvesti unutarnje naprezanje u uvjetima visokih i niskih temperaturnih ciklusa, što će uzrokovati oštećenje metala uslijed zamora. Zamor od korozije odnosi se na stvaranje oksida na metalnoj površini pod djelovanjem vodene pare u zraku, što će uništiti površinsku čvrstoću metala i učiniti područje korozije podložnijim oštećenjima. Prema stanju naprezanja, može se podijeliti na zamor od jednostrukog naprezanja i zamor od višesmjernog naprezanja. Pod djelovanjem jednostrukog ciklusa naprezanja, dijelovi će imati vijek nešto niži od granice čvrstoće statičkog opterećenja, dok je pod djelovanjem višesmjernog naprezanja vjerojatnije da će dijelovi biti umorni zbog deformacije.

Nakon razumijevanja uvjeta za nastanak zamora metala, istražit ćemo kako otkriti skriveni zamor metala. Od otkrića zamora metala početkom 19. stoljeća, ljudi su istraživali uzroke zamora. U procesu istraživanja ljudi su ovladali raznim metodama otkrivanja nedostataka. Postoji pet uobičajenih metoda otkrivanja grešaka: otkrivanje rendgenskim zrakama, ultrazvučno otkrivanje, otkrivanje vrtložnih struja, otkrivanje magnetskih čestica i otkrivanje penetracije. Uzimajući za primjer detekciju rendgenskih zraka, rendgenske zrake prodiru u metal. Neispravni dijelovi unutar metala mogu probiti više zraka, dok će dijelovi jednake gustoće reflektirati više zraka. Stoga su kod snimanja defekti tamniji, a dijelovi ujednačene gustoće svjetliji. Na taj način možemo intuitivnije i brže odrediti raspodjelu grešaka unutar metala, tako da možemo u određenoj mjeri izbjeći pojavu oštećenja uslijed zamora izbjegavanjem grešaka kao radnih područja i jačanjem čvrstoće grešaka.

Pošaljite upit