ความล้าและการแตกหักของส่วนประกอบโลหะ

2022-08-09

การแตกหักจากความล้าถือเป็นรูปแบบหลักของการแตกหักของส่วนประกอบโลหะ นับตั้งแต่ตีพิมพ์ผลงานความล้าแบบคลาสสิกของ Wöhler คุณสมบัติความล้าของวัสดุที่แตกต่างกันเมื่อทดสอบภายใต้น้ำหนักบรรทุกและสภาพแวดล้อมที่หลากหลายได้รับการศึกษาอย่างครบถ้วน แม้ว่าวิศวกรและนักออกแบบส่วนใหญ่จะสังเกตเห็นปัญหาความเมื่อยล้า และมีการสะสมข้อมูลการทดลองจำนวนมาก แต่ก็ยังมีอุปกรณ์และเครื่องจักรจำนวนมากที่ประสบปัญหากระดูกหักจากความเมื่อยล้า
ความล้มเหลวในการแตกหักของชิ้นส่วนเครื่องจักรกลมีหลายรูปแบบ:
* ตามรูปแบบที่แตกต่างกันของโหลดสลับ มันสามารถแบ่งออกเป็น: ความเมื่อยล้าของความตึงเครียดและการบีบอัด ความเมื่อยล้าจากการดัด ความล้าแบบบิด ความเมื่อยล้าจากการสัมผัส ความเมื่อยล้าจากการสั่นสะเทือน ฯลฯ
*ตามขนาดของรอบรวมของการแตกหักจากความเมื่อยล้า (Nf) สามารถแบ่งออกเป็น: ความล้าของรอบสูง (Nf>10⁵) และความล้าของรอบต่ำ (Nf<10⁴)
* ตามอุณหภูมิและสภาวะปานกลางของชิ้นส่วนที่ให้บริการ สามารถแบ่งออกเป็น: ความล้าทางกล (อุณหภูมิปกติ ความล้าในอากาศ) ความเหนื่อยล้าที่อุณหภูมิสูง ความเหนื่อยล้าที่อุณหภูมิต่ำ ความเหนื่อยล้าจากความเย็นและความร้อน และความเหนื่อยล้าจากการกัดกร่อน
แต่มีเพียงสองรูปแบบพื้นฐานเท่านั้น คือ ความล้าของแรงเฉือนที่เกิดจากแรงเฉือน และความล้าของการแตกหักปกติที่เกิดจากความเครียดปกติ รูปแบบอื่นๆ ของการแตกหักจากความเมื่อยล้าจะประกอบด้วยรูปแบบพื้นฐานทั้งสองนี้ภายใต้สภาวะที่ต่างกัน
การแตกหักของชิ้นส่วนเพลาหลายส่วนส่วนใหญ่เป็นการแตกหักจากความเมื่อยล้าแบบหมุน ในระหว่างการแตกหักของความล้าจากการโค้งงอแบบหมุน พื้นที่แหล่งกำเนิดของความล้าโดยทั่วไปจะปรากฏบนพื้นผิว แต่ไม่มีตำแหน่งที่ตายตัว และจำนวนแหล่งที่มาของความล้าอาจเป็นได้อย่างน้อยหนึ่งรายการ ตำแหน่งสัมพัทธ์ของโซนแหล่งกำเนิดความล้าและโซนการแตกหักสุดท้ายโดยทั่วไปมักจะกลับกันในมุมที่สัมพันธ์กับทิศทางการหมุนของเพลา จากนี้ ทิศทางการหมุนของเพลาสามารถอนุมานได้จากตำแหน่งสัมพัทธ์ของบริเวณแหล่งกำเนิดความล้าและบริเวณแตกหักสุดท้าย
เมื่อมีความเข้มข้นสูงบนพื้นผิวของเพลา อาจเกิดบริเวณแหล่งที่มาของความล้าได้หลายจุด ณ จุดนี้ โซนการแตกหักสุดท้ายจะเคลื่อนไปด้านในของเพลา