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產(chǎn)品疲勞強(qiáng)度的提高途徑
疲勞極限是材料學(xué)里的一個極重要的物理量,表現(xiàn)一種材料對周期應(yīng)力的承受能力。疲勞極限是指經(jīng)過無窮多次應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生破壞時的最大應(yīng)力值,又稱為持久極限。許多塑料事實上并不存在疲
疲勞極限是材料學(xué)里的一個極重要的物理量,表現(xiàn)一種材料對周期應(yīng)力的承受能力。疲勞極限是指經(jīng)過無窮多次應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生破壞時的最大應(yīng)力值,又稱為持久極限。許多塑料事實上并不存在疲勞極限,為此,特用循環(huán)次數(shù)達(dá)到10的10次方而試樣尚有50%不破壞情況下的應(yīng)力表示疲勞極限。
材料的疲勞極限是材料本身所固有的性質(zhì),因循環(huán)特征、試件變形的形式以及材料所處的環(huán)境等不同而不同,需疲勞試驗定。測定需要用若干光滑小尺寸試樣,在專用的疲勞試驗機(jī)上進(jìn)行試驗。
光滑小試樣的疲勞極限,并不是構(gòu)件的疲勞極限。構(gòu)件的疲勞極限與構(gòu)件狀態(tài)和工作條件有關(guān)。構(gòu)件狀態(tài)包括應(yīng)力集中、尺寸、表面加工質(zhì)量和表面強(qiáng)化處理等因素;工作條件包括載荷特性、介質(zhì)和溫度等因素,其中載荷特性包括應(yīng)力狀態(tài)、循環(huán)特征、加載序和載荷率等。
應(yīng)力集中的影響——有效應(yīng)力集中系數(shù)
在構(gòu)件或構(gòu)件截面形狀和尺存突變處(如階梯軸軸肩圓角、開孔、切槽等),局部應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于按一般理論公式算得的數(shù)值,這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力集中,顯然,應(yīng)力集中的存在不僅有利于形成初始的疲勞裂紋,而且有利于制紋的擴(kuò)展,從而降低構(gòu)件的疲勞極限。
所謂提高疲勞強(qiáng)度,通常是指在不改變構(gòu)件的基本尺寸和材料的前提下,通過降低影響構(gòu)件疲勞極限因素的影響來提高構(gòu)件疲勞強(qiáng)度。也即主要通過消除或降低零件上的應(yīng)力集中和附加應(yīng)力,改善表面質(zhì)量,等等,提高構(gòu)件的疲勞極限。
(1)減應(yīng)力集中中一對于零件上截面變化處,如孔、鍵槽、過渡圓角、螺紋等處要注意截面變化不可突然,孔的邊緣、過渡圓角處應(yīng)圓滑,表而要光潔。例如曲柄過渡圓角半徑不應(yīng)小于曲柄銷徑直徑的5%,否則就會產(chǎn)生嚴(yán)重的彎曲應(yīng)力集中。
(2)增強(qiáng)表層強(qiáng)度一采用滲碳、滲氮、碳氮共滲等表面化學(xué)熱處理可有效地提高零件的表面疲勞強(qiáng)度:對構(gòu)件表面實施冷機(jī)械加工,如采用噴丸、表面滾壓等表面強(qiáng)化工藝可使表面形成一層預(yù)壓應(yīng)力層,降低了容易萌生疲勞裂紋的表面拉應(yīng)力,顯著提高零件表面的疲勞。
(3)降低表面粗糙度一一構(gòu)件表面加工質(zhì)量對疲勞強(qiáng)度影響很大。疲勞強(qiáng)度要求較高的構(gòu)件,應(yīng)有較低的表面粗糙度。高強(qiáng)度倒對表面粗糙度更為敏感,只有經(jīng)過精加工,才有利于發(fā)揮它的高強(qiáng)度性能。否則將會使持久極限大幅度下降,失去采用高強(qiáng)度鋼的意義在使用中也應(yīng)盡量避免使構(gòu)件表面受到機(jī)械損傷(如劃傷)或化學(xué)損傷(如腐蝕、生銹等)。??
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