Pentru a determina valoarea unui concentrator de tensiuni, se folosesc diverse metode. Experimentale, analitice, numerice. Se calculează coeficientul corespunzător, care caracterizează limita de anduranță a materialului eșantionului testat la impactul extern.
23.09.2021 Subiect: Metalurgie Autor: Paxey
În acest articol:
Concentratorii de tensiuni sunt zone în care apar tensiuni locale ca urmare a schimbărilor bruște în forma metalului sau a contactului pieselor. De exemplu, deformarea secțiunii transversale la găuri, crestături, săgeți, suduri, filete. Ca urmare, produsul este mai susceptibil la deteriorări mecanice, reduce durata de viață și caracteristicile de rezistență. Dacă sunt luate în considerare sudurile, fiabilitatea îmbinărilor este redusă.
Investigarea concentratorilor de stres
Pentru a determina valoarea unui concentrator de tensiuni, se folosesc diverse metode. Experimentale, analitice, numerice. Se calculează coeficientul corespunzător, care caracterizează limita de anduranță a materialului eșantionului testat la impactul extern.
Concentratorul de tensiuni poate afecta rezistența produselor metalice. Acest factor este prezent în multe mecanisme și structuri. Prezența se datorează naturii funcționării sau necesității tehnologice. Rezistența impactului depinde de metoda de încărcare, material, temperatura mediului ambiant:
- încărcare statică. Durează mult timp. „Deteriorarea” rezistenței este nesemnificativă, deoarece nu sunt create condiții pentru deformări ulterioare (creșterea fisurilor, formarea de noi fisuri);
- încărcare ciclică regulată (de fapt forța aplicată pe unitatea de suprafață — milimetru pătrat). Aceasta este cauzată în zona centrului de concentrare și are un efect distructiv asupra materialului. Acestea sunt sarcini dinamice care variază în intensitate în timp. Metalul „obosește” de la un astfel de mod de funcționare, iar deteriorările se acumulează, ducând la scindare, fisurare și cedare.
Testele confirmă faptul că expunerea probelor netede sau crestate la metal lichid reduce rezistența acestora.
Sursele de concentrare a tensiunilor în metal pot fi orice rugozitate de suprafață care nu a fost eliminată prin prelucrare. Deteriorarea piesei — zgârieturi, arsuri pot provoca o scădere a limitei de anduranță a materialului.
Efectul fenomenelor descrise poate duce la distrugerea totală sau parțială a componentelor mecanismului de lucru, ducând la defectarea dispozitivului sau la alte consecințe negative.
Metode de prevenire a concentrării tensiunilor
Este imposibil să se evite complet efectul distructiv în timpul funcționării pieselor, dar este realist să se reducă riscurile cu ajutorul unor astfel de metode:
- selectarea componentelor cu un prag de oboseală ridicat;
- modificarea designului (evitarea colțurilor ascuțite, a crestăturilor de descărcare);
- tratarea mecanică calitativă a suprafeței componentelor mecanismului (rectificare, strunjire);
- pentru a crește proprietățile de rezistență în zonele potențiale de concentrare se efectuează întărirea termică sau laminarea sub presiune.
Concentratorii de tensiuni în metal apar în orice structură a construcției de mașini — osii, arbori, arcuri, tije, bieli, suduri, colțuri ascuțite, caneluri filetate și altele.
