Что такое усталость металла?

Усталость металла может вызвать катастрофические сбои без предупреждения, такие как лопасть вентилятора, отделяющаяся от реактивного двигателя, что может привести к повреждению или даже смерти. Чтобы понять и предотвратить усталость металла, мы должны сначала кое-что понять о напряжениях в металлах.

Напряжение может применяться по-разному. Например, напряжение растяжения возникает на внешнем радиусе изогнутой металлической проволоки. При этом на внутреннем радиусе изгиба возникает напряжение сжатия. Изменение направления изгиба меняет на противоположные значения напряжения сжатия и растяжения.

При повторении таких концентраций напряжений возникают микротрещины. Если напряжения продолжатся, трещины будут расти. А поскольку трещины маленькие, видимых предупреждений может быть мало или вообще не быть. Результатом может стать непредсказуемое усталостное разрушение металла.

Напряжения, вызывающие усталость металла

Помимо изгибных или радиальных напряжений, другие типы напряжений могут вызывать усталость металла. Это может быть дефект, вызванный производственным процессом или самим материалом. Повышенная усталость металла также может возникать из-за коррозии, вращения детали, температуры, износа или конструкции. Например, края отверстий имеют тенденцию концентрировать напряжение, но отверстие можно разместить в другом месте, что сделает деталь менее подверженной усталости.

Напряжения, вызывающие усталость металла, обычно ниже, чем предел прочности материала на растяжение . Инженеры, проектирующие деталь, должны понимать, с какими повторяющимися нагрузками может выдержать деталь, и это частично зависит от усталостной прочности металла.

Формы усталостного разрушения материала

Усталостное разрушение металла может отражаться в различных формах усталости, включая:

• Разрушение из-за термической усталости . Этот вид усталости металла возникает из-за перепадов температуры. Эти изменения могут быть вызваны факторами окружающей среды, а также колебаниями температуры из-за включения и выключения приложений.
• Коррозионно-усталостное разрушение . Обычно из-за агрессивных сред, повреждающих металл. Изначально коррозия может вызвать трещины, которые могут вызвать механические повреждения и усталость.
• Разрушение из-за вибрационной усталости . Как следует из названия, вибрационная усталость возникает из-за вибрационного повреждения, которое приводит к трещинам и напряжениям, когда оборудование работает на уровнях, выходящих за рамки эксплуатационных стандартов.
• Механический сбой . Этот тип усталости металла обусловлен напряжениями, возникающими с течением времени, и включает в себя коррозионное и усталостное разрушение из-за вибрации.

Рекомендации по проектированию для определения усталостной прочности металла

Различные материалы имеют разную усталостную прочность. Чтобы определить усталостную прочность материала, инженеры будут испытывать несколько идентичных образцов при различных циклических нагрузках, пока они не сломаются. Многие такие точки данных затем могут быть нанесены на график, чтобы определить предел выносливости материала.

Используя это известное значение, инженеры-строители могут выполнить программный анализ усталости конструкции детали. При необходимости они могут изменить конструкцию детали, чтобы минимизировать внутренние напряжения. Или они могут указать другой материал, который будет более устойчивым к усталостному напряжению.

Технические конструкции, в которых усталость металла от повторяющихся напряжений может вызвать проблемы, включают:

• ТРДД с реактивными двигателями с вращающимися пропеллерами
• Части тела самолета
• Внедорожные велосипеды
• Мосты с дорожным движением и вибрацией ветра
• Автомобильные подвески
• Производственное оборудование
• Любой компонент, находящийся под вибрационным напряжением.

Рекомендации по металлическим материалам

Выбор подходящего металлического материала для вашего приложения может значительно снизить и предотвратить усталость металла. Металлы, которые устойчивы к коррозии и обладают высокой теплопроводностью, лучше подходят для применений в сложных условиях окружающей среды. Мы можем отправлять отчеты об испытаниях материалов для всех листов и листов из алюминия, нержавеющей стали и стали, а также для сортового проката.

Усталость от авиационного металла

Усталость металла в самолетах - обычное явление из-за циклического характера давления и нагрузки на детали самолета. и компоненты. Со временем небольшие трещины могут увеличиваться в размере и масштабе, а усталость металла может стать фактором, способствующим механическому и структурному разрушению.

Давление, атмосферное воздействие и общие условия полета могут ослабить алюминий, углеродистую сталь. , и компоненты самолетов из нержавеющей стали. Основные области, в которых возникает усталость металла в самолетах:

• Внешние области, такие как обложки, которые функционируют под структурным давлением
• Внутренние области, где несущие компоненты подвергаются высоким нагрузкам.

Регулярное техническое обслуживание и осмотр могут помочь снизить усталость металла в авиации, а полировка металлических поверхностей самолета также может помочь замедлить возникновение трещин и усталость.

Предотвратить усталость металла с помощью высокопроизводительных металлических материалов

Правильный дизайн и выбор материала могут значительно снизить усталость металла, а полировка может помочь компенсировать влияние износ приложений. IMS может отправлять отчеты об испытаниях материалов для всех листов и листов из алюминия, нержавеющей стали и стали, а также длинномерного проката.

Компания Industrial Metal Supply имеет обширный инвентарь металла и металлических аксессуаров. Посетите одно из шести наших офисов в Калифорнии и Аризоне сегодня.