Únavová zlomenina
na hliníkové litině - klika na kolo ;
světlo: síla nebo křehký lom
Na zlomové ploše lze vidět zóny zlomu: ponechat trhlinu, která existuje po dlouhou dobu (tmavá); směrem ke středu oblast únavového lomu postupující při střídavém zatížení se zarážkami, zprava další zóna únavového lomu, mezi úzkou zónou vynuceného lomu
Jako únavová zlomenina , známá také jako únavová porucha nebo hovorově jako trvalá nebo únavová zlomenina , se nazývá zlom pod cyklem zatížení. Většinu zlomenin ve strojírenství lze vysledovat zpět k únavovým zlomeninám. Únava součásti, na jejímž konci porucha nebo zlomení součásti je, závisí primárně na délce zatížení a intenzitě zatížení způsobené měnícím se zatížením. K únavovému lomu dochází dříve, čím vyšší je frekvence střídavého zatížení a čím větší je amplituda oscilace. Úroveň zatížení lze kvalitativně odvodit z poměru oblasti únavového lomu ve srovnání s lomovou oblastí zbytkové síly . Čím větší je plocha lomu zbytkové síly, tím vyšší je nominální napětí působící na materiál.
Na rozdíl od nuceného přetržení je materiál vystaven napětím způsobeným bobtnáním nebo oscilačním zatížením, které je pod mezí kluzu v oblasti pružnosti. Při takovém střídavém zatížení lze změny mikrostruktury materiálu určit s dostatečným počtem změn zatížení, které jsou známkou únavy.
Zrakové čáry na povrchu lomu v důsledku přerušovaného růstu trhlin jsou viditelným znamením únavového lomu. Mikroskopickým protějškem jsou velmi jemně strukturované brázdy, které se nazývají vibrační pásy. Podle teorie lze cyklus změny zatížení určit na základě vzdálenosti mezi dvěma vibračními pásy, ale v praxi je to možné jen velmi zřídka, protože z. B. neexistuje zcela stejné vibrační zatížení. Vibrační pruhy jsou téměř jistou známkou cyklického namáhání; nesmí se však zaměňovat s rozbitím perlitické struktury. Ve většině případů jsou k prokázání únavového lomu dostatečné uzamykací linie a typ průběhu zlomeniny.
Akce, kterým je třeba se vyhnout
Protože příčinou únavového lomu je nakonec mechanické střídavé napětí, je důležité toto snížit pomocí konstruktivních opatření:
- Dostatečné dimenzování součásti pro dynamické namáhání, například kótováním proti poruše součásti v nejslabším místě pomocí Smithových nebo Haighových diagramů , Wöhlerových liniových diagramů nebo výpočty únavové pevnosti nebo dynamických výpočtů stroje
- Zamezení dalším střídavým napětím v důsledku přirozených vibrací
Jediným důvodem únavové poruchy mohou být přirozené vibrace, které mohou být způsobeny zatěžovacím stavem nebo vnějším buzením. Příkladem jsou vysoce výkonné kabelové elektronické součástky na plošných spojích , které se používají například v motorových vozidlech nebo na vibračních strojích, nebo blatníky a jejich držáky na jízdních kolech. V takových případech má smysl změnit vlastní frekvenci vibračního systému (nejlépe větší tuhostí) nebo tlumit vibrace. Drátové, vyčnívající součásti jsou proto často připevněny na desky plošných spojů pomocí lepidla .
Kromě dimenzování součásti je riziko únavového lomu ve strojírenství sníženo různými opatřeními, jejichž společným cílem je vyhnout se počátečnímu bodu rozbití. Takovým výchozím bodem je tam, kde je vysoké místní napětí , takže opatření se v první řadě vyplatí na těchto místech:
- Vytváření zaoblených přechodů v případě změn průřezu, zamezení náhlým změnám průřezu
- Vyhýbání se zářezům, např. B. v důsledku
- Poškození
- konstrukční prvky, jako jsou závity a drážky
- speciální výrobní vlastnosti, jako jsou nezpracované svary
- Vytvářejte hladké povrchy
- Zavedení tlakových zbytkových pnutí do povrchu materiálu, kuličkování je obyčejný tady , což vědecky ověřitelné přináší tlaková vnitřní pnutí v materiálu a prodlužuje životnost v případě cyklického zatěžování
- Ošetření přechodů svarového švu metodou High Frequency Impact Treatment (zkráceně HiFIT) - proces prodloužení životnosti svařovaných konstrukcí zaoblením geometrického zářezu, vyhlazením povrchu, vytvrzením povrchu a zavedením zbytkových tlakových napětí do hloubky 1,5 mm
- Vyhněte se výrobním vadám, jako jsou duplikace a inkluze
- Použití vhodných materiálů - předpokládá se, že např. B. litina s kuličkovým grafitem ve srovnání s lamelovým litím způsobuje příznivější křivku napětí v mikrostruktuře
- Ochrana proti korozi, mimo jiné, aby se zabránilo praskání korozí
Individuální důkazy
- ↑ podle směrnice VDI 3822