Pentru a clarifica mai clar ce este cedarea prin oboseală, luați în considerare acest model de comportament al metalelor. Orice material este capabil să suporte anumite sarcini, să experimenteze tensiuni alternante, dar să nu se distrugă pentru o perioadă lungă de timp. Dacă se întâmplă ca nivelul de solicitare să depășească o anumită limită, materialul din care este fabricată piesa (produsul) va începe procesul de acumulare a daunelor.
Treptat, în condiții de expunere excesivă și repetată, metalul va suferi formarea de fisuri submicroscopice. Mai mult, lungimea fiecăreia dintre acestea va crește în mod inevitabil, ceea ce, mai devreme sau mai târziu, va duce la unirea lor, de unde se va forma prima fisură microscopică de oboseală cu o lungime de până la 0,5 mm. În apropierea bazei acesteia, se va observa o creștere a tensiunii locale, favorizând dezvoltarea sa ulterioară și chiar mai activă.
În timp, fisura va slăbi secțiunea transversală, ceea ce amenință deja cu defectarea bruscă a produsului/piesei, așa-numita fractură de oboseală, provocând accidente, defectarea echipamentelor, consecințe grave.
Procesul descris mai sus de deteriorare acumulată treptat duce la o schimbare a caracteristicilor originale și a capacităților de rezistență ale materialului (susceptibilitate la deformare și distrugere), aceasta se numește „oboseală” a metalului.
Conceptul de defecțiune prin oboseală, factorii care pot provoca dezvoltarea procesului și caracteristicile acestuia
Astfel, cedarea prin oboseală este o cedare care apare sub influența unor tensiuni crescute repetate în mod regulat. Microcrăpăturile interne sunt una dintre principalele și cele mai frecvente cauze ale apariției acesteia. Cu toate acestea, nu toți factorii care pot duce la aceasta sunt complet studiați și dovediți. În general, este vorba de un mecanism extins și complex.
A fost stabilită o legătură directă între cedarea prin oboseală a metalului și neomogenitatea structurii reale a materialului. Aici pot fi remarcate o serie de cauze:
- defecte ale rețelei cristaline;
- defecte de suprafață (cauzate de coroziune, efecte mecanice (zgârieturi, etc.);
- prezența incluziunilor de zgură în metal;
- efecte de impact (pot duce la defecțiuni prin oboseală, în special dacă impacturile aplicate periodic au capacitatea de a provoca vibrații rezonante ale produsului/piesei);
- lipsa de omogenitate a structurii cauzată de diferitele forme, dimensiuni și orientări ale granulelor metalice.
Datorită prezenței neomogenităților, concentrația de tensiuni în apropierea cavităților microscopice devine și mai mare, ceea ce înseamnă că deformările microplastice prin forfecare ale granulelor metalice sunt inevitabile (acestea, de altfel, pot duce cu ușurință la formarea de proeminențe și adâncituri).
Apoi începe etapa de forfecare, îmbinarea microfisurilor, ale căror margini sub acțiunea sarcinilor se freacă unele de altele, netezind suprafața. Dar, în cursul acestui proces, secțiunea transversală însăși suferă o slăbire a proprietăților sale, se formează o zonă de fractură fragilă (aceasta este o parte a structurii cristaline cu granulație grosieră), care se transformă într-o verigă slabă și va duce brusc la distrugerea ireparabilă a piesei.
Aceasta este, în esență, descrierea fenomenului numit oboseala metalelor.
Cum să prevenim defectarea prin oboseală?
Există diferite tipuri de abordare a fenomenului, a cauzelor sale presupuse, pentru a îmbunătăți rezistența și fiabilitatea produsului metalic:
- cele tehnologice constau în turnarea și prelucrarea corectă a pieselor;
- metalurgice — în analiza atentă a structurilor, evitând, de exemplu, incluziunile de zgură, etc.;
- structurale — în oferirea unor astfel de forme produsului care să nu includă unghiuri de intrare ascuțite, să excludă tranzițiile ascuțite ale secțiunii transversale.
