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防止机械零件疲劳失效的原因和的注意事项是什么?

2021年12月18日17:08 

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  在使用机器或设备时,我们需要注意机械零件和组件会受到循环或可变载荷的影响,这些载荷可能会因疲劳而导致故障。制造工艺、应用技术和材料是防止这些问题的关键。


  机械零件疲劳失效的可能原因:——


  1.内部不规则或不连续的存在。


  2.由零件加工过程本身引起的不规则。


  3.零件几何类型。这将影响裂纹扩展的速度。


  4.环境的影响:热温度和腐蚀疲劳。


  零件中小裂纹的存在也可能导致过早疲劳。裂纹的末端是张力积聚的点,这会放大周期性或可变载荷的影响。周期性载荷会导致内部张力状态,这将使裂纹在其末端扩大,因为它是张力最集中的那些点。因此,裂纹会越来越大,直到它突然失效。


  尽管如此,由于疲劳而发生故障并不需要存在高水平的应力;请记住,它们可能明显低于材料的屈服点:


  防止机械零件疲劳的注意事项:——


  1.首先,需要记住,零件或机械部件截面的任何变化都是应力集中的特殊区域,这会影响其机械疲劳强度。


  2.零件的几何形状也会影响裂纹扩展的速度。有利于应力集中区域出现、横截面变化、键槽、孔或插入角的出现的设计将使裂纹更快地发展。


  3.该设计对疲劳失效也有重要影响。任何几何不连续性都充当应力集中器,并可能因疲劳而成为裂纹的起源点。不连续性越尖锐,应力累积越严重。


  4.避免结构不规则或修改设计,消除导致方形边缘的边缘急剧变化将导致更高的疲劳强度。


  5.零件的尺寸也有影响;增加它们的尺寸会导致较低的疲劳极限。


  6.通过抛光改善表面光洁度,以防止因切割而在零件表面出现细小的划痕或凹槽。


  7.通过渗碳和渗氮工艺进行表面硬化,其中部件在高温下暴露在富含碳或氮的气氛中。该层通常比核心材料深1毫米且更硬。


  8.波动或周期性压力是要记住的另一个方面。它们的载荷在失效发生之前作用于大量循环,是材料疲劳强度中存在的主要参数之一。


  9.中间拉伸应力会使金属的疲劳相关性能恶化,因为它会加宽裂纹。相反,压缩应力会改善它。


  10.通过薄表面层上的残余压缩应力提高性能。总体效果是降低了裂纹形核和疲劳失效的概率。


  使用所有这些技巧,您将能够减少因机械部件疲劳而导致的故障;然而,让供应商制造和执行适当的疲劳测试以帮助每个产品达到最佳使用寿命也很重要。

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