Incă din anul 1850 este recunoscut faptul că un metal supus unei solicitări repetate sau variabile în timp se va rupe la o tensiune mai mică decat cea necesară pentru a produce ruperea în condiţii statice. Ruperile ce apar în condiţiile unor sarcini văile se numesc ruperi prin oboseală, probabil lundcă s-a observat că, în general, aceste ruperi apar numai după o durată de serviciu considerabilă.

Un timp îndelungat a dăinuit ideea că oboseala s-ar datora „cristalizării" metalului, dar acest punct de vedere a fost abandonat în lumina concepţiilor care arată că metalul este cristalin din momentul solidificarii soluţiei. în plus, într-un metal rupt prin oboseală nu există modificări evidente de structură, care să poată conduce la înţelegerea motivelor pentru care apar astfel de ruperi. Oboseala a devenit tot mai importantă, pe măsură ce dezvoltarea tehnologiei a condus la elaborarea unor echipamente şi agregate - ca de exemplu automobile, avioane, eompresoare, pompe, turbine etc. - supuse la sarcini variabile în timp şi la vibraţii ; astăzi, se afirmă deseori că oboseala stă la baza a cel puţin 90% din ruperile în serviciu, datorită cauzelor mecanice.

O rupere prin oboseală este deosebit de periculoasă, deoarece ea apare fără un avertisment prealabil. Ruperea propriu-zisă la oboseală este fragilă, fără deformaţii globale importante. La scară macroscopică, suprafaţa de rupere este de obicei perpendiculară pe direcţia tensiunii normale principale. O rupere prin oboseală poate fi, în general, uşor recunoscută pe baza aspectului suprafeţei de rupere, care prezintă o porţiune netedă, datorită acţiunii de frecare ce are loc în perioada de propagare a fisurii în secţiune, şi o porţiune cu asperităţi (porţiunea în care s-a produs ruperea ductilă a piesei, atunci cand secţiunea transversală a acesteia a devenit prea mică pentru a putea suporta sarcina). De multe ori, modul în care s-a propagat ruperea este indicat de o serie de cercuri concentrice, care avansează din punctul de iniţiere al ruperii către interiorul secţiunii. Un element caracteristic ruperii prin oboseală este faptul că ruperea apare de obicei într-un punct de concentrare a tensiunii, ca de exemplu la un colţ ascuţit, la o crestătură sau la un concentrator de tensiuni de natură metalurgică, cum este de exemplu o incluziune nemetalică.

Pentru a se produce o rupere prin oboseală sunt necesari trei factori de bază, astfel :
-o tensiune normală maximă avand o valoare suficient de ridicată ;
-o variaţie suficient de mare a tensiunii aplicate ;
-un număr suficient de mare de cicluri ale tensiunii aplicate.

În plus, mai există o serie de alte variabile, ca de exemplu concentrarea tensiunii, coroziunea, temperatura, suprasarcina, starea structurală, tensiunile reziduale şi solicitările compuse, care influenţează, de asemenea, în largă măsură, comportarea la oboseală. Deoarece nu există încă o explicaţie completă a cauzelor ce produc ruperea prin oboseală a metalelor, va fi necesar să se analizeze fiecare din factori dintr-un punct de vedere empiric. Din cauza numărului mare de date referitoare la fenomenul de oboseală, în acest capitol se vor descrie numai elementele cele mai evidente ale relaţiilor existente între factorii amintiţi mai sus şi ruperea la oboseală. Pentru început vom defini pe scurt modurile generale de variaţii ale tensiunii, care pot produce oboseala. Un ciclu de tensiuni alternant simetric de formă sinusoidală poate apărea în serviciu la un arbore ce se învarteşte cu o turaţie consimtă şi care nu este supus unor suprasarcini. Pentru acest tip de ciclu de tensiuni, tensiunile maximă şi minimă sunt egale în valoare absolută. Tensiunea de întindere se consideră pozitivă, iar cea de compresiune negativă. Un ciclu de tensiuni complicat, aşa cum poate să apară la un organ de maşină cum este aripa de avion, este supusă unor suprasarcini periodice, datorită rafalelor de vant, a căror mărime nu poate fi prevăzută.

Se poate considera că un ciclu de tensiuni variabile este realizat din două componente : o componentă medie, staţionară şi o componentă variabila. Metoda de bază pentru aprecierea materialelor privind comportarea la oboseală o constituie curba tensiuni-număr de cicluri . Numărul de cicluri de tensiune pe care metalul le poate suporta înainte de a apare ruperea creşte atunci cand scade tensiunea aplicată, „n" reprezentând numărul de cicluri de tensiune necesar pentru a produce ruperea completă a epruvetei. în acest caz, „n" se compune din numărul de cicluri necesar iniţierii unei fisuri şi din numărul de cicluri necesar propagării complete a fisurii, pe întreaga secţiune a epruvetei.

Majoritatea metalelor neferoase, cum sunt aliajele de aluminiu, magneziu şi cupru, au o curbă a -n care coboară treptat, atunci cand numărul de cicluri creşte.
Metoda obişnuită pentru determinarea curbei constă în a încerca prima epruvetă la o tensiune suficient de ridicată pentru a se putea aştepta ca ruperea să apară după un număr redus de cicluri ; o astfel de valoare iniţială este de aproximativ două treimi din rezistenţa la rupere statică a materialului. Tensiunea de încercare se micşorează pentru fiecare epruvetă ce urmează, pană ce una sau două epruvete nu se rup atunci cand au fost supuse numărului de cicluri prevăzut, care este de cel puţin 100.000.000 cicluri. Tensiunea cea mai ridicată la care se constată că epruvetă nu s-a rupt se consideră drept rezistenţă la oboseală.

---

Tag-uri: metal, aliaj, fier, otel

---

Categorie: Stiinta si Tehnica  - ( Stiinta si Tehnica - Archiva)

Data Adaugarii: 09 October '10

---

Adaugati un link spre aceasta pagina pe blog-ul, site-ul sau forum-ul Dvs. :

---