PPT_Deteriorarea_prin_oboseala.ppt

Deteriorarea prin oboseala.

Oboseala Etape & Cauze Concentratori Ruperea Propagarea fisurilor

CUPRINS:

Bazele fizice ale degradării prin oboseală a metalelor

Oboseala materialului

Categoriile deteriorarilor prin oboseala

Concentratorii de tensiune

Factorii care influenteaza rezistenta la solicitari variabile

Urmele progresive

Ruperea prin oboseala

Propagarea fisurilor si intelegerea surselor de tensiune

Bibliografia

Oboseala materialuluiFenomenul de degradare a materialelor metalice(micşorarea

caracteristicilor de rezistenţă) sub acțiunea solicitărilor variabile in timp poartă numele de oboseala, iar ruperile produse datorită acestuia se numesc ruperi prin oboseală.

Capacitatea materialului de a se opune ruperii la oboseala în cazul unor solicitari variabile în timp se numeşte rezistenţă la oboseală.


Bazele fizice ale degradării prin oboseală a metalelor.

Procesului de degradare a metalelor la solicitări variabile îi sunt caracteristice în general trei etape: - iniţierea fisurii - propagarea fisurii - ruperea finală


Categoriile deteriorarilor prin oboseala



Concentratorii de tensiune micşorează rezistenţa pieselor supuse la solicitări variabile. Ca urmare, configuraţia geometrică a organelor de maşini trebuie proiectată încât efectul de concentrare al tensiunilor să fie cât mai redus. În acest sens este necesar să se evite pe cât posibil schimbările bruşte de secţiune ale pieselor în special în apropierea secţiunilor în care tensiunile sunt mari.


Ruperea prin oboseala

Aspectul unei ruperi prin oboseală este apropiat de cel fragil, deoarece îi este asociată o mică deformare plastică. Suprafeţele de rupere sunt relativ netede. Deoarece ruperea este progresivă piesele supuse la oboseală au, în general, o suprafaţă de rupere caracteristică, pe care se disting următoarele zone:


Urmele progresiveUrmele progresive ne spun cum s-a propagat fisura si reprezinta un

instrument valoros pentru a intelege ce s-a intamplat în durata de viata a deteriorarii.

Există o confuzie între urmele progresive şi striatiile de oboseala. Striatiile de oboseala arata fiecare ciclu de tensiune experimentat de piesa şi pentru porţiunea de ruptura de la varful sagetilor, suntvizibile doar sub lupa, pe cand urmele progresive sunt vizibile cu ochiul liber. Striatiile de oboseală, aşa cum se vede în figura, se află între urmele progresive.


O comparaţie între aceste două rupturi de oboseala arată că: 1. La deterioararea prin incovoiere plana, bisectoarea din IZ indica originea fisurii. Dar în deterioararea prin incovoiere rotativa, datorită schimbărilor în distribuţia tensiunii pe masura ce arborele se roteste, fisura se propaga inegal si bisectoarea nu indica originea fisurii. (Acest unghi este de 15 ° dar va varia în funcţie de miscarea de rotatie relativa si de sarcina de incovoiere plana. De exemplu, dacă există o componentă mare a sarcinii de oboseala la incovoiere plana si o componenta mica a sarcinii de incovoiere rotativa, unghiul va fi aproape de 0.)2. Ca urmare a creşterii inegale a fisurii, este posibil să spunem direcţia componentei de rotatie.3. In cazul în care vor exista urme progresive, acestea vor oglindi propagarea fisurii şi vor creşte inegal.



Propagarea fisurilor si intelegerea surselor de tensiuneEste o vizualizare a unei deteriorari prin incovoiere rotativa. Inspecţia a aratat că: 1.Urmarind urmele progresive, se observa ca initierea fisurii a inceput in coltul din stanga sus a canalului de pana.2.Urmele progresive s-au propagat inegal in arbore si bisectoarea din IZ nu indica originea fisurii.3.Arborele a fost rotit în sensul acelor de ceasornic.4.Multe urme progresive arată că au existat un număr mare de modificări de solicitare in arbore.



Figura prezinta un arbore cu urme progresive neregulate, adică, fisura se propaga mai intai asimetric si apoi drept de-a lungul arborelui. Controlul suprafetelor cu deteriorari prezinta fisura care s-a initiat în primul rând din cauza incovoierii cu rotatie si apoi, ca fisura sa se propage in arbore ca in figura, s-au schimbat caracteristicile de exploatare şi forţa motoare in urma incovoierii plane. Bisectoarea din IZ nu a indicat originea fisurii şi primele etape ale deteriorarii, urmele progresive au crescut excentric. Mai tarziu, pe masura ce fisura a ajuns la jumătatea distanţei arborelui, urmele progresive au crescut drept fata de arbore.


URMELE PROGRESIVE SI CONCENTRATORII DE TENSIUNE

Se observa cum urmele progresive ce conduc până la zona de rupere instantanee diferă între deteriorarea prin incovoiere rotativa şi cea plana cu mari concentratori de tensiune.Ambii arbori arată urme progresive care sunt concave, iar diferenţa este că urmele progresive la incovoierea rotativa sunt excentrice bisectoarei, pe cand la deteriorarea prin incovoiere plana urmele sunt, în esenţă, simetrice. Motivul pentru inclinarea urmelor progresive de la incovoierea plana sunt concentratorii de tensiune mari(creste tensiunea locala) ce cauzeaza cresterea rapida a fisurilor la margini.



Fotografia o deteriorare de oboseala la incovoiere rotativa unde fisurile au început în jurul intregului perimetrului. Fisurile au crescut spre interior lasand un IZ relativ mic. Aceasta fotografie este un bun exemplu de caracteristici de analiză a fisurilor de oboseala în care:

• nu sunt urme progresive, care arată că încărcarea nu variază în durata de viata a fisurii.• IZ este mic, indicand că încărcarea a fost relativ uşoară.• Având în vedere că sarcina este relativa şi constanta, întrebarea este: "De ce piesa s-a

fisurat?" O inspectie a piesei arata o rază ascutita la o trecere din arbore provocand un concentrator de tensiune mare. Cu solicitarea actuala multiplicata de concentratorul de tensiune, tensiunea efectiva în raza de racordare a fost suficienta pentru a provoca multe origini de fisuri.

Deteriorarea prin incovoiere rotativa are origini multiple în jurul perimetrului. IZ mic indică faptul arborele a fost uşor încărcate în timpul deteriorarii finale.



Acest arbore motor a cedat dupa 24 de ore de functionare.

Acest arbore a cedat dupa doar 12 ore de functionare

Cele două fotografii, arată doi arbori care au provenit de la aceeasi instalatie. Comparandu-le putem vedea diferenţa dintre nivelul campului de tensiune pe arbore si efectul concentratorilor de tensiune.Privind la piesa din fotografia din stanga(şi ignorând petele- efectul de trenaj orizontal): • IZ este foarte mic, deci a fost o incarcare uşoară în durata de viata a deteriorarii.• Nu sunt urme progresive, arătând ca încărcarea a fost constantă.• Nu sunt un număr foarte mare de mici urme ratchet, cu originea fisurilor intre fiecare pereche.• Faptul că au fost mai multe origini de fisuri cu o incarcare relativ uşoară indică ca exista concentratori de tensiune ridicati.Apoi, privind la piesa din fotografia din dreapta, vom vedea ca: • IZ este mult mai mare, indicand ca incarcarea era mai mare in durata de viara a deteriorarii.• Din nou, nu sunt urme progresive, arătând ca încărcarea a fost constantă.• Sunt mai puţine urme ratchet, de aceea sunt putine origini ale fisurilor.


Practical Plant Failure Analysis A Guide to Understanding Machinery Deterioration andImproving Equipment Reliability

ŞTIINŢA ŞI INGINERIA MATERIALELOR ÎNDRUMAR DE LUCRĂRI DE LABORATOR PENTRU STUDENŢII FACULTĂŢII DE MECANICĂ Conf. Dr. ing. S. Levcovici As. Drd. ing. S. Boiciuc Sef. Lucr. Dr. ing. P. Alexandru

MOCANU FLORENTINA - REZISTENŢA MATERIALELOR PARTEA a-II-a

Florentina Potecaşu - Ştiinţa materialelor

REZISTENŢA MATERIALELOR NOŢIUNI FUNDAMENTALE ŞI APLICAŢII - PAVEL TRIPA si MIHAI HLUŞCU

BIBLIOGRAFIE

Vă mulţumesc!

PPT_Deteriorarea_prin_oboseala.ppt

Documents

Transcript of PPT_Deteriorarea_prin_oboseala.ppt