科普下金属疲劳是什么意思 该如何解决

【科普下金属疲劳是什么意思 该如何解决】

科普下金属疲劳是什么意思 该如何解决

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科普下金属疲劳是什么意思 该如何解决

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物理原理
金属疲劳的英文术语是金属疲劳 。金属疲劳是指金属材料在交变应力作用下受到损伤的现象 。在交变压力的作用下,经过一段时间后,机械零件在局部高应力区域形成微小裂纹,然后微小裂纹逐渐扩展甚至断裂 。疲劳损伤具有时间突然、位置局部、对环境和缺陷敏感等特点,不易及时发现,易造成事故 。应力幅、平均应力和循环次数是影响金属疲劳的三个主要因素 。
金属内部结构不均匀,导致应力传递不平衡,有些地方会成为应力集中区 。同时,金属内部的缺陷也有很多细小的裂纹 。在力的持续作用下,裂纹会越来越大,材料中能传递应力的部分会越来越少,直到其余部分不再能传递载荷,金属构件才会被完全破坏 。
疲劳特性
1.疲劳是一种低应力循环延迟断裂,即长寿命的断裂,其断裂应力水平往往低于材料的抗拉强度甚至屈服强度 。
2.疲劳是脆性断裂 。由于一般疲劳的应力水平低于屈服强度,无论是韧性材料还是脆性材料,在疲劳断裂前都会发生塑性变形和形状预兆 。
3.疲劳对缺陷非常敏感 。因为疲劳失效是局部开始的,所以对缺陷的选择性很高 。
金属疲劳的解决方案
零件的形状和尺寸要合理,避免尖角、缺口和截面的突然变化,因为这些地方容易引起应力集中,导致疲劳裂纹;如果尺寸增大,材料的疲劳极限降低;强度越高,疲劳极限降低越明显 。
只要降低零件的表面粗糙度,就能提高金属表面的加工质量 。由于大部分疲劳源位于零件表面,应尽量减少氧化、脱碳、裂纹和夹杂物等表面缺陷 。减少表面加工损伤,如刀痕、磨痕、划痕等 。
金属表面应进行强化,如渗碳、渗氮、表面淬火、喷丸、轧制等,可有效提高疲劳强度 。这是因为表面强化处理不仅提高了表面疲劳极限,而且在材料表面形成了一定深度的残余压应力 。工作时,这部分压应力可以抵消一部分拉应力,降低实际应力,从而增加疲劳极限 。

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