Визначення межі витривалості металу
Визначення межі витривалості (втоми). Багато деталей машин в процесі роботи піддаються навантаженням, що змінюється за величиною і напрямком. При таких повторно-змінних навантаженнях працюють, наприклад вали, пальці, шатуни, ресори, пружини, шестерні та ін, В результаті тривалої служби зазначених та інших металевих деталей метал поступово з в'язкого стану переходить в крихке ( «втомлюється»). Крихке стан пояснюється появою мікротріщин, які поступово розширюються і послаблюють зв'язок між зернами металу. Внаслідок цього руйнування настає при напрузі менших, ніж межа міцності.
У різних деталях машин мікротріщини з'являються і розвиваються з поверхні переважно в перетинах з різкими зламами ліній контуру (наприклад, при наявності надрізів, отворів, раковин і т. П.). Злам втоми складається з двох характерних зон: крупнозернистою, вийшла в момент руйнування зразка, і дрібнозернистої (фарфоровидним), що утворилася в результаті тертя металу в місцях тріщин і надривів при багаторазових зміни напружень. Зі сказаного випливає, що статична міцність не може характеризувати витривалість металу при змінних навантаженнях.
Випробування на витривалість (втома) виробляються на різних машинах залежно від характеру роботи деталей машин. Найбільш поширеними типами машин є: машини для випробування вигином при обертанні; машини для випробування при розтягуванні - стисканні; машини для випробування при крученні.
Для визначення межі витривалості по ГОСТ 2860-45 випробовують не менше шести зразків. У патроні, який отримує обертання від приводу машини, закріплюється потовщеним кінцем циліндричний зразок. На протилежному кінці зразка підвішується вантаж, який діє на зразок через шарикопідшипник. В даному положенні верхні волокна зразка відчувають напруги розтягнення, нижні - напруження стиску. Через обороту розтягнуті волокна перейдуть вниз і виявляться стисненими, нижні ж перейдуть вгору і будуть розтягнуті. Таким чином, за кожен повний оборот зразка напруга зміниться, т. Е. Буде здійснено цикл навантаження. Число оборотів зразка, очевидно, буде дорівнює числу циклів.
Випробування повторюють кілька разів, визначаючи кожен раз число циклів (обертів), що доводить зразок до руйнування. Межею витривалості вважається найбільше напруження, яке матеріал може витримати N раз не руйнуючись. Слід зазначити, що погана обробка поверхні, наявність надрізів, дефекти в конструкції деталі, корозія або роз'їдання поверхні деталі в роботі різко знижують межу витривалості.
Ретельне шліфування, полірування і зміцнення поверхні деталей значно збільшують термін їх служби. Для металів, що працюють в складних умовах, машини обладнуються установками і пристроями для випробувань при підвищених і знижених температурах, при корозії і в інших спеціальних умовах.