Многоцикловая и малоцикловая усталость металла

Обновлено: 11.05.2024

Зарождение усталостной трещины происходит, как правило, на поверхности или вблизи поверхности образцов или деталей, где напряжения от внешней нагрузки достигают максимальных значений. Трещины могут зарождаться на совершенно гладких полированных поверхностях, однако их возникновение в значительной степени облегчается при наличии различного рода концентраторов напряжения: неровностей от механической обработки, включений, точечной коррозии, локального износа и т. д.

Под действием циклических нагрузок на гладкой поверхности образцов образуются полосы локального скольжения и обусловленные ими рельефные участки. Такие рельефные участки связаны, по-видимому, с неоднородностью структуры реальных металлов и сплавов; они проявляются в виде особого вида образований на поверхности: выступов (экструзии) и впадин (интрузии), наблюдаемых в электронном микроскопе (рис. 13.1). Полосы локального скольжения, приводящие к образованию экструзии и интрузии, формируются примерно под углом 45° к направлению растягивающего напряжения (рис. 13.2). Они обусловливают процесс формирования зародышевых микротрещин, которые также распространяются примерно под углом в 45° к направлению растягивающего напряжения, как правило, в пределах одного или двух зерен.


Рисунок 13.1 – Экструзии (выпуклости) и интрузии (впадины) в отожженном никеле. х3600	Рисунок 13.2 – Схема образования экструзий (1) и интрузий (2) на поверхности (3) металлических материалов, подвергнутых циклическим нагрузкам. 4 – полосы скольжения

После образования и распространения усталостных микротрещин в области одного или двух зерен примерно под углом 45° к направлению растягивающего напряжения начинается стадия распространения усталостной макротрещины. На этой стадии трещина распространяется перпендикулярно к направлению приложенного напряжения.

Усталостные изломы характеризуются наличием на их поверхности усталостных зон, отражающих стадийность усталостного разрушения. В общем случае, процесс развития усталостной трещины включает (рис. 13.3) стадии медленного стабильного роста трещины (зона l_s), ускоренного нестабильного развития трещины (зона l_r) и стадию долома (зона l_d), разрушение в которой происходит по механизмам статического разрушения. Зона долома наступает при достижении усталостной трещиной длины критического значения l_f (l_f = l_s + l_r) (рис. 13.3). Зону l_f называют зоной усталостного развития трещины.

Количество усталостных зон и их размеры зависят, прежде всего, от количества циклов нагружения, которое выдержал образец или деталь до разрушения. Форма усталостных зон зависит от конфигурации детали и схемы приложенной нагрузки. Усталостный излом обычно прямой (по крайней мере, на стадии усталостного развития трещины) с малой степенью шероховатости и почти без признаков сопутствующей разрушению макропластической деформации.

Рисунок 13.3 – Схема строения усталостных изломов

На стадии распространения за каждый цикл нагружения усталостная трещина продвигается вперед на определенное расстояние. При этом на поверхности излома, как правило, остается последовательный ряд полосок – усталостных бороздок, отражающих положение фронта трещины за каждый цикл нагружения (рис. 13.4).

Рисунок 13.4 – Усталостные бороздки и механизм роста усталостной трещины, приводящий к образованию бороздок: а – ненагруженное состояние; б – небольшая растягивающая нагрузка; в – максимальная нагрузка; г – небольшая сжимающая нагрузка; д – максимальная сжимающая нагрузка; е – небольшая растягивающая нагрузка

Согласно современной модели (рис. 13.4), усталостная бороздка возникает вследствие последовательного расширения и сжатия боковых поверхностей трещины. При расширении устья трещины вследствие растягивающих напряжений, трещина продвигается. При двухстороннем сжатии пластически деформированный металл у вершины трещины подвергается сплющиванию, которое впоследствии проявляется в виде образования усталостной бороздки.

Циклы, схемы и виды нагружения.

Цикл нагружения – это совокупность последовательных значений переменных напряжений за один период их изменения.

Важнейшими параметрами цикла нагружения являются (рис. 13.5):

1. Максимальное (σ_max) и минимальное (σ_min) значения напряжения цикла.

2. Размах напряжения цикла: Δσ = σ_max - σ_min.

5. Коэффициент асимметрии цикла нагружения: R = σ_min/σ_max.

6. Частота и период нагружения: f = 1/T.

Рисунок 13.5 – Важнейшие параметры цикла нагружения

В зависимости от значения коэффициента асимметрии цикла нагружения R различают следующие виды циклов нагружения (рис. 13.6):

1. Знакопостоянные циклы: растягивающие (0

2. Знакопеременные циклы: симметричный (R= -1), преимущественно растягивающие (-1

3. Отнулевой (R=0) и отнулевой сжимающий (R= -∞) циклы.

Рисунок 13.6 – Виды знакопостоянных (а, ж), знакопеременных (в, г, д) и отнулевых (б, е) циклов нагружения:

Вид цикла нагружения определяет соотношение максимального и минимального напряжения цикла и существенно влияет на усталостную прочность материала.

Форма цикла (рис. 13.7) определяет длительность выдержки при заданном уровне напряжения. Она значительно влияет на время до зарождения усталостной трещины и, в меньшей степени, на время распространения трещины. Это влияние особенно усиливается при высокотемпературном усталостном разрушении.

Рисунок 13.7 – Различные формы изменения амплитуды напряжения цикла: а – нагружение с постоянной амплитудой при синусоидальной (гармонической) форме циклов; б – с бигармонической амплитудой; в – с переменной частотой; г – программированный блочный цикл; д – произвольный цикл; е – с перегрузкой в гармоническом цикле.

На напряженное состояние материала при усталостном разрушении значительное влияние оказывает схема нагружения. Поэтому при испытании образцов схему нагружения выбирают так, чтобы в наибольшей степени воспроизвести напряженное состояние материла в конструкции или детали, а также получить излом эксплуатационного вида.

При испытании на усталость используют два существенно различающихся между собой вида нагружения (рис. 13.8):

- мягкое нагружение – с заданным размахом нагрузки (напряжения);

- жесткое нагружение – с заданным размахом деформации.


а)	б)
Рисунок 13.8 – Мягкое (а) и жесткое (б) нагружение образцов

При мягком нагружении заданной величиной является нагрузка; она практически постоянна на всем протяжении испытания. В этом случае перемещение кинематически не ограничено и может изменяться в зависимости от изменения жесткости нагружаемой системы в период постепенного роста усталостной трещины. Мягкое нагружение более широко распространено в промышленных конструкциях и деталях машин, чем жесткое нагружение.

При жестком нагружении заданной величиной является кинематически ограниченное перемещение, постоянное на всем протяжении испытания, включая период уменьшения жесткости образца или детали при развитии усталостной трещины. При жестком нагружении усилие изменяется в зависимости от изменения жесткости нагружаемой системы. Такой вид нагружения имеет место, например, в шатунно-кривошипных механизмах, подкладках рельсовых сцеплений и т. д.

Кривая усталости. Малоцикловая и многоцикловая усталость.

Усталостную прочность (предел усталости) материала определяют путем усталостных испытаний определенного количества образцов при различных значениях напряжения цикла. Чаще всего используют симметричный цикл нагружения (R= -1), а усталостные испытания цилиндрических образцов (рис. 13.9) проводят по схеме «изгиб с вращением» с заданным размахом напряжения. Напряжение цикла обозначают как σ_-1, МПа.

Рисунок 13.9 – Цилиндрический образец для усталостных испытаний по схеме «изгиб с вращением»

Первоначально устанавливают напряжение цикла σ_-1 в образце, заведомо превышающее предел усталости материала. Проводят испытание образца. После разрушения образца фиксируют количество циклов нагружения, приведшее к его разрушению (N, цикл). Затем напряжение цикла снижают, и заново проводят испытание, и фиксируют количество циклов нагружения до разрушения образца. Такие операции проводят до тех пор, пока образцы не перестанут разрушаться, проработав определенное количество циклов нагружения (базу испытания). Затем строят графическую зависимость «напряжение цикла – количество циклов до разрушения образцов» в линейных (σ_-1 – N) или чаще в полулогарифмических (σ_-1 – lg N) координатах. Полученную таким образом кривую называют кривой усталости или кривой Велера (рис. 13.10).

Рисунок 13.10 – Кривые усталости в координатах «σ_-1 – N» (а) и «σ_-1 – lg N» (б)

На кривых усталости с четко выраженным горизонтальным участком можно выявить уровень напряжений, не приводящий к разрушению образцов при сколь угодно больших циклах нагружения – физический предел усталости (выносливости). Кривые такого типа характерны для черных металлов и сплавов титана. Кривые усталости с асимптотическим приближением правой ветви к горизонтали характерны для сплавов цветных металлов, а также для черных металлов в случае влияния коррозионной среды.

Дадим определение предела усталости материала, базы испытания, понятия малоцикловой и многоцикловой усталости. Для этого воспользуемся схемой полной кривой усталости, изображенной на рисунке 13.11.


а)	б)

Рисунок 13.11 – Полная схема кривой усталости в координатах «lg σ – lg N_кр» (а) и вид изломов при малоцикловой и многоцикловой усталости (б):

σ_w– предел усталости (выносливости); σ_т Д – динамический предел текучести; N_к – количество циклов нагружения, соответствующее области разрыва кривой усталости

Предел усталости (выносливости) (σ_w) – это величина максимального напряжения цикла, не вызывающая разрушение образца на базе N_R. Вид нагружения (мягкое или жесткое) практически не влияет на значение предела усталости материала.

База испытания (N_R) – это предварительно заданное число циклов нагружения, до которых образцы испытывают на усталость. Для определения предела усталости (выносливости) значение базы N_R принимают равной 10 7 циклов для металлов и сплавов, имеющих практически горизонтальный участок на кривой усталости. Для металлов и сплавов с асимптотическим приближением правой ветви к горизонтали N_R = 10 8 циклов. При этом предполагается, что при дальнейшем увеличении циклов нагружения (больше N_R) разрушение образцов не произойдет при сколь угодно длительном испытании.

Точке А (рис. 13.11)соответствует напряжение, близкое к пределу прочности материала, при котором разрушение происходит за один цикл. Участку АВС соответствует область квазистатического разрушения. Долговечность образца в данной области, как правило, не превышает 10 2 циклов. Из-за высокого уровня напряжений квазистатический излом имеет утяжку, а многочисленные трещины, зарождаясь на поверхности образца на разном уровне, приводят к образованию ступеней. По внешнему виду квазистатические изломы не отличаются принципиально от статических.

Участок СD соответствует области малоцикловой усталости. Область малоцикловой усталости распространяется от области квазистатического разрушения до разрыва кривой усталости (рис. 13.11). При малоцикловой усталости трещина продвигается вперед при каждом цикле нагружения, образуя на поверхности излома бороздчатый микрорельеф. Характерной особенностью малоцикловой усталости является образование на поверхности излома только одной усталостной зоны, за которой следует зона долома (рис. 13.11). Такое строение излома отражает достаточно высокий уровень циклических нагрузок в области малоцикловой усталости. Количество циклов нагружения при малоцикловой усталости, как правило, не превышает 10 6 циклов нагружения.

Разрыв кривой усталости (DE) наблюдается при достижении динамического предела текучести материала σ_т Д , т. е. предела текучести материала при скорости деформации, равной скорости циклического нагружения.

За разрывом кривой усталости следует область многоцикловой усталости (участок EFGH) (рис. 13.11). Низкий уровень циклических нагрузок в данной области усталостного разрушения обусловливает образование на поверхности изломов двух усталостных зон (рис. 13.10): зоны стабильного роста трещины (l_s) и зоны ускоренного развития трещины (l_r). По этой же причине долом на таких изломах занимает незначительную часть поверхности излома. Количество циклов нагружения при многоцикловой усталости превышает 10 6 циклов нагружения.

Малоцикловая усталость

Малоцикловой усталостью называются разрушения при повторных упругопластических деформациях. Обычно разрушения малоцикловой усталости происходят при числе циклов повторения нагрузки N < 10 5 .

Малоцикловая усталость имеет много общего с обычной усталостью. Как и при обычной (многоцикловой) усталости, разрушение начинается в местах концентрации напряжений в результате развития первоначально образовавшейся трещины. Однако механизм малоциклового разрушения может значительно отличается от механизма усталостного разрушения. Разрушение от малоцикловой усталости в зависимости от свойств материала и условий нагружения может быть трех типов: квазистатическое, усталостное и смешанное. Квазистатическое разрушение характеризуется накоплением в образце пластических деформаций, равных приблизительно 0,9 от пластической деформации при статическом разрыве. Усталостное разрушение происходит без заметной пластической деформации, не более 0,1 от статической. Смешанное разрушение происходит в интервале от 0,1 до 0,9. Диапазон квазистатических малоцикловых разрушений по числу циклов завит от типа и состояния материала и достигает от 1 до 10 3 циклов. Смешанное – в промежутке от 10 3 до 10 5 .

В машиностроении малоцикловая усталость часто определяет ресурс (долговечность) изделий в связи с повторением циклов «запуск — работа — останов». Характерный пример - диски авиационных двигателей, испытывающих (5—10)•10 3 выходов на максимальные обороты, при которых напряжения приближаются к пределу текучести материала.

При обычной усталости в качестве характеристики нагруженности используются переменные напряжения цикла (амплитуда переменных напряжений σ_а). Переменные деформации, возникающие при действии переменных напряжений, однозначно определяются соотношением Гука. При малоцикловой усталости, протекающей в упругопластической области при процессах нагружения и разгрузки, зависимость имеет значительно более сложный характер, происходит постоянное изменение диаграммы упруго-пластического деформирования.

При экспериментальном определении малоцикловой прочности используются режимы «жесткого» и «мягкого» нагружении. При жестком нагружении задается амплитуда переменных деформаций ε_а или размах деформаций. Жесткое нагружение встречается в элементах конструкций при «принудительной» деформации (например, циклический нагрев стержня при жесткой заделке его концов). Жесткое нагружение характерно для работы материала в зонах концентрации напряжений. При испытаниях в условиях жесткого нагружения измеряется деформация образца. При мягком нагружении происходит циклическое изменение внешнего усилия, действующего на образец. Основной вид испытаний на малоцикловую усталость – растяжение/сжатие. Также может использоваться кручение тонкостенных трубчатых образцов и переменный изгиб. Основной тап образцов – цилиндрический с соотношением L/F=2…6. Также могут использоваться корсетные, трубчатые и плоские образцы. Испытания производятся при симметричном или асимметричном циклах нагружения до образования трещины длиной от 0,5 до 1 мм. Необходимое количество образцов на 1 кривую – не менее 12, по 3 образца на 4 уровня напряжений. При жестком нагружении строят кривую в координатах lgε-lgN, при мягком цикле – lgσ-lgN (или σ-lgN) в зависимости от уравнения аппроксимации.

Термоусталость (неизотермическая малоцикловая усталость) – разрушение при повторных упругопластических деформациях, вызываемых стеснением температурного расширения материала. Основные отличия термоусталости от малоцикловой усталости:

1. При ТУ происходит накопление пластических деформаций в наиболее нагретых местах с низким пределом текучести.

2. При ТУ возникают локальные области деформирования, в которых вследствие пластического течения происходит выпучивание. Рядом с местом выпучивания образуется шейка при растяжении.

3. Циклическое изменение температуры влияет на свойства материала.

4. Возможно появления эффектов взаимодействия при одновременном изменении температуры и нагрузки.

Ползучесть и длительная прочность.

В современных условиях работа конструкций часто бывает сопряжена с высокими температурами. Элементы конструкций сверхзвуковых самолетов нагреваются в полете до 200°С и выше, детали газовых турбин авиационных двигателей работают при температуре 600—1200°С. С действием высоких температур приходится считаться в энергетическом и химическом машиностроении и т. д.

При повышенных температурах конструкционные материалы обнаруживают два новых свойства — ползучести и длительной прочности. Ползучестью называется возрастание пластической (остаточной) деформации при постоянных нагрузках; длительной прочностью называется зависимость разрушающих напряжений (пределов прочности) от длительности работы.

Свойства ползучести и длительной прочности проявляются у углеродистых сталей при Т > 300°С, для легированных сталей при Т > 350°С, для алюминиевых сплавов при Т > 100°С. Для некоторых материалов (полимеров, бетонов и др.) указанные свойства наблюдаются и при нормальных температурах.

Графическое изображение зависимости остаточной деформации от
времени испытаний при постоянных напряжениях и температуре называют кривой ползучести (рис. 21).

Рис. 21 Кривая ползучести

Остаточная (пластическая) деформация, увеличивающаяся во времени при постоянном напряжении, называется деформацией ползучести. Скорость деформации ползучести, или скорость ползучести определяется как

Эксперименты показывают, что на кривых ползучести наблюдаются три характерные стадии. Первая стадия (участок ОА) — стадия неустановившейся ползучести. Скорость ползучести, наибольшая в начальный момент, постепенно уменьшается. Вторая стадия (участок АВ) характеризуется постоянной (минимальной) скоростью ползучести. Наконец, третья стадия (участок ВС) представляет собой стадию разрушения; на образце образуется сетка трещин, стадия заканчивается хрупким изломом или при высоких уровнях напряжений вязким изломом с местным утонением. Ползучесть материала в элементах конструкций допустима до определенной величины. Например, при ползучести ротора турбины может произойти касание рабочих лопаток о корпус.

Для оценки ползучести материала используется специальная характеристика - предел ползучести. Пределом ползучести называется напряжение, при котором деформация ползучести за определенный промежуток времени достигает заданной величины. Например, для никелевого жаропрочного сплава ХН77ТЮР при температуре 700°С за время 100 ч и деформации ползучести 0,2% предел ползучести составляет 400 Н/мм 2 .

При обозначении предела ползучести указываются величина деформации, время и температура испытаний.

Основное время развития ползучести приходится обычно на установившуюся стадию с постоянной скоростью ползучести. Результаты экспериментального определения скорости ползучести на установившейся стадии представляют в виде степенной зависимости

где В, n — параметры материала, зависящие от температуры.

Параметр n является безразмерным и обычно лежит в пределах 3…6, т. е. зависимость скорости ползучести от напряжения весьма существенна.

Как уже указывалось, ползучесть материала приводит к росту деформаций, что может быть нежелательным или недопустимым по конструктивным соображениям. Однако наибольшее влияние ползучесть материала оказывает на перераспределение напряжений в элементах конструкций, так как деформации ползучести сопоставимы, а часто и превышают упругие деформации. Указанное явление приводит, например, к релаксации (падению) напряжений затяжки в болтах, к релаксации благоприятных остаточных напряжений после применения упрочняющей технологии и т. д. Последействие – процесс уменьшения деформаций со временем после снятия нагрузки. Бывает упругое и пластическое. Упругое – когда деформация исчезает полностью, пластическое – при сохранении некоторой остаточной деформации.

Усталость металла

Что это такое? Усталость металла – это постепенное повреждение его структуры с последующим разрушением. Опасность заключается в том, что процесс этот не одномоментный, проходит время, прежде чем материал окончательно придет в негодность.

От чего зависит? Усталость металла связана с условиями, в которых он эксплуатируется. Поэтому, чтобы не допустить деформации, прибегают к различным мерам, способным защитить материал от порчи.

Что такое усталость металлов

Понятие «усталость металла» скрывает за собой неравновесно-напряженное состояние, из-за которого в материале накапливаются отрицательные остаточные явления. Кроме того, металл оказывается неспособен сопротивляться разрушающей силе ниже его предела прочности.

Появление статической усталости объясняется непрерывным продолжительным воздействием на предмет статичной нагрузки, которая меньше предела прочности металла.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Динамическая нагрузка, например, удары, вибрация, является знакопеременной, то есть при ней сжатие постоянно сменяется растяжением. При подобных процессах усталость металла наступает в короткие сроки и может классифицироваться как одноцикловая, малоцикловая и многоцикловая.

Одноцикловая усталость металла – простыми словами это его разрушение в результате перехода в неравновесно-нагруженное состояние. Нагрузка оказывается единожды и равна либо превышает предел прочности материала.
Малоцикловая усталость металла возникает из-за неравновесно-нагруженного состояния, вызывающего разрушение металла под действием нагрузки, соответствующей или немного превышающей предельный уровень его прочности. Количество нагружаемых циклов не превосходит 10 000.
Многоцикловая усталость металла также является неравновесно-нагруженным состоянием, результатом которого становится разрушение металла при соответствующей либо превышающей предел прочности нагрузке. Количество циклов превышает 10 000.

История термина

В процессе развития транспорта инженеры стремились увеличить скорость его движения, однако это привело к увеличению частоты крушений. Дело в том, что ломались вагонные и паровозные оси, коленчатые валы на пароходах.

Подобная картина складывалась и на предприятиях, ведь и там важно было добиться, чтобы оборудование функционировало быстрее. Станки ускоряли за счет увеличения количества оборотов двигателя, что вскоре вызывало поломку деталей.

Специалисты пытались обнаружить причины аварий, качество металла изучалось в лабораторных условиях, но ничего выяснить не удавалось. Проверки показывали, что размеры элементов рассчитаны верно, использовался качественный металл, а детали имели хороший запас прочности.

Со временем инженеры обратили внимание на тот факт, что обычно из строя выходят компоненты механизмов, испытывающие на себе повторную переменную нагрузку. Допустим, именно такому воздействию подвергается шток в паровой машине: он крепится к шатуну, а тот приводит в движение коленчатый вал. В паровозе принцип примерно тот же, только ведущее колесо вращается благодаря работе кривошипа.

Поршень перемещается в цилиндре, из-за чего шток меняет направление движения. Сначала он испытывает на себе осевое сжатие, а потом растяжение, сопровождающееся изменением нагрузки на данный элемент.

Никто не мог понять, по какой причине повторяющаяся переменная нагрузка разрушает деталь, ведь с постоянной нагрузкой аналогичной величины материал может долго справляться.

Чтобы описать данный процесс, решили использовать усталость металла на фоне переменной нагрузки. Проблема лишь в том, что такое объяснение не несет в себе никакой информации. Кроме того, оно далеко от сути явления, поскольку усталость мышцы, сопровождающаяся снижением ее способности к сокращению, имеет более сложную природу, далекую от поломки металлического элемента.

Понятие «усталость» сохранилось в технике до сих пор, хотя уже известно, почему металл быстро разрушается при переменной нагрузке. По аналогии было введено понятие «выносливость металлов»: чем дольше изделие не «устает», тем более «выносливым» считается металл.

Если материал подвержен усталости, важно сформировать новые пределы напряжений, отказаться от имеющихся справочных материалов, опыта, накопившегося за годы инженерной работы.

Необходимо было доказать связь между выносливостью и повторяющимися переменными нагрузками, причем проверить способность металла к физической усталости можно было только опытным путем.

Основные виды усталости металла

Пороговая усталость представляет собой состояние, при котором заметны первые признаки неравномерного напряжения, являющегося необратимым.
Накопление усталости является необратимым относительным процессом накопления неравновесно-напряженного состояния, в результате которого металл разрушается.

Снова добиться прежней износостойкости, надежности конструкции, увеличить ее срок службы можно, если повысить уровень твердости. С этой целью прибегают к поверхностной или объемной закалке. Температуру металла повышают до +850 °C и выдерживают в течение 15–20 минут, затем резко охлаждают в воде или масле. В итоге обеспечивается высокая твердость детали.

Старение и усталость металлов и сплавов вызывают значительное снижение уровня прочности, сокращают срок службы изделия, провоцируя его разрушение из-за появления усталостных трещин. Все это негативно отражается на надежности, продолжительности работы и безотказности техники.

Причины возникновения усталости металла

Локальное перенапряжение приводит к появлению небольшой трещины на металлическом изделии, которая постепенно увеличивается в процессе его использования. В результате деталь ослабевает и резко выходит из строя при разрастании трещины до критических показателей. Это называется механической усталостью металлов.

Выделяют три этапа усталостного разрушения:

Образование трещины.
Распространение трещины.
Разрушение материала.

Чтобы деталь использовалась в течение максимально долгого срока, не подвергаясь усталостному разрушению, а специалисты не задумывались, через сколько лет наступит усталость металла, важно не допускать превышение локальными напряжениями определенного значения, известного как предел выносливости.

Усталость металла определяется присутствием концентраторов напряжений, в качестве которых могут выступать отверстия, сварные соединения, зазубрины, очаги ржавчины. Не менее важно качество обработки поверхности изделия, так как гладкие плоскости менее подвержены усталостным процессам.

Усталостное разрушение деталей может быть разных типов в соответствии с причиной образования дефекта:

перепады температуры – в этом случае говорят о термической усталости металла;
совместные циклы давления и температуры;
наличие очага коррозии;
постоянная вибрация, исходящая от оборудования.

Как определить усталость металла

Экспериментальные методы исследования усталости металлов позволяют создавать надежные конструкций, которые служат долго и справляются с переменными нагрузками. Существуют испытания на усталость для хрупких, малопластичных и пластичных материалов, которые проводят в ускоренном или длительном режиме.

Нередко предел выносливости определяют в условиях симметричного цикла при помощи гладкого вращающегося образца либо имеющего надрез. Так как специалистам нужно определить усталость металла, прибегают к большому количеству циклов знакопеременных нагрузок. Испытание осуществляется при заданной нагрузке и завершается сразу после разрушения материала, далее фиксируют число выполненных циклов.

Меры повышения выносливости металла

Разрушение крепежных элементов является недопустимым. Избежать преждевременного проявления усталости металла можно таким образом:

Прибегнуть к рационализации конструкции, то есть к увеличению радиуса скруглений, переходов между отдельными участками изделия, что позволяет избавиться от концентраторов напряжений.
Выбирать материал, обладающий повышенным показателем прочности. Сюда относятся титан, легированная сталь, а также сталь с высоким содержанием углерода.
Обеспечить более высокую прочность поверхности при помощи метода закалки с отпуском, азотирования, гальванической обработки металла для защиты от ржавчины.
Постоянно затягивать резьбовой крепеж во время работы – практически полная защита от ослабления предварительной затяжки достигается при помощи стопорных клиновых шайб.
Тщательно отслеживать качество затяжки соединений, если изготовитель указал величину момента затяжки.
Защищать поверхности крепежа от воздействия извне, что позволяет избежать коррозионной усталости металла.
Предельно серьезно отнестись к выбору типа крепежа, оценив несущую способность, которая требуется от подобных изделий в конкретной ситуации.
Провести грамотный монтаж, благодаря чему удается исключить вибрации, слабину крепежа в рабочем состоянии – так, анкерный болт не должен болтаться при установке в пористый бетон, кирпич.
Учесть класс пожаростойкости объекта, конструкции, ведь от этой характеристики зависит необходимость в изделиях с повышенным уровнем стойкости.

Разрушение металла в результате усталости происходит внезапно и связано с большим количеством нюансов, чем обычное. А значит, при проектировании объекта важно проанализировать показатели усталости. На данном этапе уже известен материал, который планируется использовать для проекта, и параметры среды – инженеру нужно выбрать ПО для оценки степени усталости всех элементов конструкций.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Читайте также: