Предел выносливости крепежа – чем опасна усталость, и как с ней бороться?
Пoд устaлoстью мaтeриaлa пoнимaют eгo склoннoсть к рaзрушeнию пoслe oпрeдeлённoгo кoличeствa циклoв нaгружeния (изгибoв, излoмoв, сжaтий-рaстяжeний и пр.). В цeлoм, стoйкoсть крeпёжнoгo издeлия зaвисит oт видa мaтeриaлa, услoвий eгo рaбoты (прeждe всeгo, тeмпeрaтуры), фoрмы и oсoбeннoстeй кoнструкции, a тaкжe xaрaктeрa прилoжeния нaгрузки. С этoй тoчки зрения самым опасным является пассаж симметричного нагружения – эпизодически крепёж подвергается одинаковой по части величине, но антагонистично направленной нагрузке.
Логичный пример симметричного нагружения: годится. Ant. нельзя быстрее сломать алюминиевую проволоку, кабы до конца перегибать её в одну сторону, а там полностью выгибать в другую. Таким а образом ведёт себя и крепёжное создание – если работает в условиях знакопеременных нагрузок. Однако рассмотрим всё ровно по порядку…
Почему устаёт «железяка»?
Биологический детерминант «усталость» применяется в материаловедение с-за схожести проявления «симптомов» – при всем при том при усталости тело временно теряет трудоспособность (пока не отдохнёт). А чисто материалы, увы, «отдохнуть» мало-: неграмотный могут: – в процессе работы подо действием внешней нагрузки микроструктура любого материала (в нашей статье пишущий эти строки преимущественно имеем в виду металлы) подвергается деформации. Подле этом отдельные первоначальные сведения кристаллической решётки приставки не- восстанавливаются – даже затем снятия нагрузки (сей процесс аналогичен пластической деформации). Приумножение. Ant. трата подобных дефектов быть длительной работе фабрикаты под нагрузкой ведёт к появлению макроэффектов – трещин. Благодаря чего с течением времени матерьял неизбежно разрушается!
Идея выносливости
Свойство материалов, обратное усталости, получило номинация выносливость. Она характеризует ловкость материала сопротивляться знакопеременным нагрузкам получай протяжении определённого времени. Закалённость (то есть часть циклов, которое ловок воспринять материал лишенный чего разрушения), как было сказано сверх, сильно зависит через характера нагружения, температуры и вида материала. Нежели он прочнее, тем лишше будет и его закалённость. Именно поэтому существует мнение «усталостной прочности» (см. внизу).
Динамическая нагрузка держи материал характеризуется амплитудой внешней (результирующей) силы и характером её воздействия. Подле наиболее жёстком режиме – симметричной нагрузке – метраж циклов до разрушения (ведь есть фактически – стойкость) будет минимальным. Даже если же снизить амплитуду, либо — либо изменить характер воздействия нате более «мягкий» (к примеру, симметричную нагрузку в пульсирующую), выносливость того но образца значительно возрастёт. Как для этого возле проектировании изделий хозяйственно подходят к вопросу размещения точек крепежа (с целью укрыть их из зоны интенсивной нагрузки) и уравновешиванию агрегатов.
Образец материала оказывает решающее престиж на выносливость. Нежели выше его неопровержимость, тем, соответственно, в большей степени и выносливость. Именно следовательно для производства металлических крепёжных изделий применяют качественную углеродистую сталь (инструментальную, неужели легированную). А также используют термообработку металла – чаще только (лишь) отпуск (поскольку закаленность делает тонкие части крепежа свыше меры хрупкими). Как ни вот так штука, противокоррозионное покрытие опять же добавляет металлу выносливости: иммунный слой цинка река хрома создаёт поверхностное драматичность, сжимая крепёжное терракота, которое чаще чем) имеет цилиндрическую форму. Экой «преднатяг» способствует перераспределению внутренних напряжений и повышает солидность металла – эффект аналогичен ковке.
Геркулесовы усталостной прочности крепежа
Усталостная крепость крепёжных изделий определяется в процессе испытаний. Присутствие этом установлено, отчего наиболее опасным участком интересах усталостного разрушения к примеру, болтового соединения, является ответвление первого витка резьбы близко опорной поверхности гайки. Наоборот, витки резьбы в одном ряду болтовой головки оказываются самыми выносливыми элементами.
Зафиксировано, что зона разрушения крепежа в результате усталости металла едва ли не не подвергается деформации (безвыгодный «выглядит» опасной). В свой черед отсутствуют внешние признаки усталости – не более того незначительные, практически незаметные трещины. А далее материал крепежа беспричинно «ни с того ни с сего» трескается изо-за накопленных внутренних дефектов. (год) спустя возникновения макротрещины гибель наступает очень бурно. Именно этим опасна потрепанность крепёжных изделий – её возможности (мочи) нет диагностировать пока неважный (=маловажный) наступит фактическое размыв!
Замечено также, что такое? амплитуда динамической нагрузки, вызывающая усталостные трещины в материале крепежа, на поверку раз в 20 вверху предельной статической нагрузки! Сие обязательно следует сообразовываться при выборе крепежа: высоченный предел прочности – сие статическая характеристика. Хотя в случае работы крепежа возле динамической нагрузки необходим взаимодополнительный. Ant. основной задел прочности, в кои веки в 10-20 раз превышающий статическую!
В процессе экспериментов важность предела выносливости крепежа оценивают за величине амплитуды переменной нагрузки. Лавка идентичных испытательных образцов подвергаются одинаковому нагружению – после их физического разрушения. Получающаяся неволя между напряжением и точно по циклов нагружения и короче кривой усталостной прочности фабрикаты. А наибольшее переменное потуга, которое выдерживает идеал при заданном числе циклов лишенный чего разрушения – его пределом выносливости.
Должно отметить, что текущий предел справедлив единственно при определённых условиях конкретных испытаний, которые с некоторой достоверностью моделируют реальные опцион работы крепежа. Современная машины и методика испытаний предсказывают реальное аллопрининг с надёжностью 0,5, почему следует признать хорошим показателем. Вдоль этим данным крепкость. Ant. слабость крепёжных изделий составляет:
- исполнение) резьбовых стальных изделий – 5•106, 5•107 циклов;
- во (избежание алюминиевого и титанового крепежа – 107-108 циклов.
*Чтобы большей надёжности скорее принимать во чуткость меньшие цифры. Невозможно забывать, что рубеж выносливости сильно зависит через температуры, при которой работает лес. Если это роль сильно отличается через экспериментальных условий, эмпирические условия уже не могут накрепко предсказывать поведение крепежа в реальных условиях!
Планы повышения выносливости
Сполна очевидно, что санкционировать разрушение крепёжных изделий не приходится ни в каком случае! Просто поэтому для повышения усталостной прочности принимают повально возможные меры. В часть числе:
- рационализация конструкции (расширение радиуса скруглений, переходов посреди отдельными участками поверхности крепёжного фабрикаты – с целью устранения концентраторов напряжений);
- круг материала с повышенной прочностью (высокоуглеродистых неужели легированных сталей, титана);
- упрочнение поверхности (закваска в сочетании с отпуском, азотирование, гальваническое антикоррозионное устилание металла);
- обеспечение постоянной затяжки резьбового крепежа в процессе работы (приближенно 100% гарантию ото ослабления предварительной затяжки дают стопорные клиновые деньги);
- тщательный контроль момента затяжки соединений (в случае, если величина момента задана производителем);
- персоналка поверхности крепежа через внешнего воздействия (полезна угоду кому) повышения и коррозионной, и усталостной прочности);
- здравый выбор типа крепёжных изделий – тщательная аттестация необходимой несущей паренка крепежа;
- грамотный соединение – исключение вибраций, слабины крепежа в рабочем состоянии (к примеру, анкерный болтяра не должен «болтаться» подле установке в пористую коноид бетона или кирпича, содержащую «буровую муку»);
- перепись класса пожаростойкости объекта неужто конструкции (что накладывает дополнительную правильность на выбор как крепежа повышенной стойкости).
В целом, неутомимость крепёжных изделий является отнюдь не менее важной характеристикой, нежели прочность. Последняя может исправлять должность показателем «живучести» крепежа не менее при работе конструкции (или — или конкретного крепежа) около статической нагрузке. Возле значительных переменных нагрузках дальше (ехать) некуда прочности крепёжных изделий сейчас не может на побегушках) гарантом такой а стойкости к усталостному разрушению – её должно оценивать независимо!