1

Veba br. 6 ISPITIVANJE ZAMARANJEM

Zamor materijala

Zamor materijala predstavlja proces postepenog razaranja putem nastanka i razvitka prskotine do loma dela u eksploataciji pod dejstvom promenljivog optereenja.

Osnovne odlike ovog procesa su:

Da se odigrava pri promenljivim optereenjima koja su znatno nia od statikih optereenja; Da u najveem broju sluajeva u nastalom lomu nema vidljivih znakova plastine deformacije; Otriji i obino nepredvidljivi uticaj na vrstou usled neravnomernosti strukture, zareza, korozionog

dejstva, zaostalih napona i dr. Povrina loma usled zamora ima karakteristian izgled, na kojoj se mogu uoiti dve medusobne razliite povrine, zona zamora i zona nasilnog loma.

Zona zamora ima glatku i tamnu povrinu u kojoj se uoavaju linije porasta zamorne prskotine, a nalaze se na mestima poveane koncentracije napona usled:

konstruktivnih (prelazna zaobljenja, zarezi, rupe i sl.),

povrinskih (zarezi od alata za obradu), tehnolokih (razugljenienja i oksidisana mesta, pore,

prsline i gasni mehuri),

eksploatacinih (korodirana i udarena mesta) i drugih defekata.

Izgledi zamornih preloma

Povrina nastalausled nasilnog loma

Povrina nastalausled zamora materijal

Inicijalna prslina

2

Ispitivanje silom promenljive vrednosti - dinamika vrstoa

U cilju odredivanja osetljivosti metala na zamor izvode se ispitivanja silom promenljive vrednosti, pri emu se odreduje najmanji promenljivi napon pri kome pojava zamora nee nastati. Sila promenljive vrednosti definie se prema sinusoidnom zakonu promene.

Prema slici uoavaju se sledee oznake:

g - gornji napon, najvei napon u ciklusu, d - donji napon, najmanji napon u ciklusu, a - amplituda napona, polovina algebarske razlike gornjeg i donjeg napona, SR - srednji napon, apsolutna vrednost aritmetike sredine gornjeg i donjeg napona i R - raspon napona, razlika gornjeg i donjeg napona.

Stohastika promena optereenja Promena optereenja po zadatom zakonu Pri ispitivanju silom promenljive vrednosti epruveta ili mainski delovi se izlau delovanju sila promenljivih vrednosti koje izazivaju napone prema zakonu:

Funkcija f(t) obino se aproksimira sinusoidnim zakonom, ali f(t) nema uticaja na vrednost dinamike vrsoe

+ +

3

Vrste promenljivog optereenja

Na osnovu razliitih vrednosti srednjeg i amplitudnog napona praktino se mogu ostvariti odreeni naponi.

Pri ispitivanju silom promenljive vrednosti ostvaruju se: jednosmerni promenljivi napon, na pritisak (2 i 3) i zatezanje (7 i 8); naizmenino promenljivi napon, simetrini (5) i nesimetrini (4 i 6) U ispitivanjima se najee koristi simetrini promenljivi napon (5), medutim radi dobijanja potpunije slike o ponaanju metala pri zamoru koriste se i jed-nosmerno promenljivi napon (2 i 8) kao i poetni jednosmerni napon (3-i 7). Za ispitivanje zamaranjem potrebno je imati:

Uzorak - "epruvetu" za ispitivanje, Mainu pulzator, Pribor za merenje (pomino merilo, mikrometar)

i poznavati tehniku ispitivanja. Epruvete za ispitivanje

4

Maine za ispitivanje PULZATORI

Hidraulini pulzator

Elektromagnetni pulzator Elektromagnetni pulzator sa raunarom

Ispitivanje zamaranjem na povienim temperaturama Ispitivanje zamaranjem sloenim optereenjem

5

Tehnika ispitivanja

b) Odreivanje dinamike vrstoe

Pri ispitivanju silom promenljive vrednosti koriste se 8-10 epruveta optereene razliitim spoljnim promenljivim optereenjima i ispituju do loma usled zamora. Rezultati ispitivanja sreduju se u dijagram koji se naziva Velerov dijagram (Whler).

Prva epruveta izlae se promenljivom naponu koji je odreden izabranim srednjim SR i amplitudnim naponom a, pri emu g ima vrednost ispod vrednosti zatezne vrstoe Rm. Lom usled zamora pri tom optereenju nastaje posle N' promena ciklusa.

Velerov dijagram

Druga epruveta izlae se promenljivom naponu koji je manji od napona kod prve epruvete, a odreen je izabranim srednjim naponom (SR) pri nepromenljivom amplitudnom a naponu. Lom usled zamora nastaje posle N" promena ciklusa. Na taj nain smanjenjem srednjeg napona na veem broju epruveta (postepeno) dobija se celokupan Velerov dijagram. Iz Velerovog dijagrama, uoava se da promenljivi napon pri nekom srednjem naponu SR i amplitudnom naponu a postaje asimptota nekom naponu RD, koji se naziva dinamika vrstoa. Drugim reima, ako je promenljivi napon nii od dinamike vrstoe RD nee nastati lom usled zamora. Dijagram dinamike izdrljivosti, Velerova kriva, se deli na dva dela: deo ograniene primene i deo dinamike vrstoe. Pa tako se razlikuje: RD - Trajna dinamika vrstoa pri kojoj uopte ne nastaje lom pri delovanju promenljivih optereenja i RDn Ograniena dinamika vrstoa pri kojoj ne nastaje lom pri N ciklusa promene delujueg optereenja, to je znaajno za ogranieni vek trajanja elemenata kao npr. u vazduhoplovstvu. Izmeu svojstava vrstoe i sposobnosti deformacije moe se uspostaviti empirijska veza, npr. preko izraza: RD = 0,35 Rm + 122 RD = 0,45ReH + 122 RD = 0,35 Rm + (1 + 1,35 A)

6

104 105 106 107 108Broj ciklusa, N

Dinamikavrstoa

Legura aluminijuma(termiki obradjena)Legura aluminijuma

(4%Cu, 0.6%Mn, 1.5%Mg)

elik (0.4%C, 0.7%Mn, 0.25%Si, 1.85%Ni, 0.3%Cr, 0.25Mo)

Nap

on, MPa

100

200

300

400

500

600

700

a

b

Velerova kriva: a) za elik i b) za legure aluminijuma (Al-Cu)

Faktori koji utiu na dinamiku vrstou

Na vrednost dinamike vrstoe utiu mnogi faktori i njihov je uticaj odreen brojnim ispitivanjima. Legirajui elementi koji se dodaju elicima, u cilju poboljavanja svojstava vrstoe, naelno poboljavaju i dinamiku vrstou. Prisutne neistoe i nemetalni ukljuci negativno utiu na dinamiku vrstou i to u znatno veoj meri od hemijskog sastava. Posebno na smanjenje dinamike vrstoe utiu nemetalni ukljuci preko svog oblika i dimenzija, a prema nekim teorijama oni su glavni uzronici zamora materijala. Treba istai da njihov uticaj zavisi od prirode samih ukljuaka, odnosno njihovog ponaanja u toku tople prerade, kao i njihovog poloaja i orijentisanosti u odnosu na pravac valjanja. Tako, jako su opasni ukljuci koji se plastino deformiu i svojim otrim ivicama izazivaju koncentraciju napona, posebno kod elika poveane vrstoe. Termika obrada utie u znatnoj meri na poboljanje dinamike vrstoe preko strukture. Najpodesnija struktura je ferit, koja ima najvei odnos Rm/RD = 0,5, a veoma povoljno utiu i sitne estice cementita dobijene pri bejnitnom kaljenju. Zaostali austenit utie na smanjenje dinamike vrstoe, ali tek pri sadraju preko 10%. Na pojavu zamora znatnog uticaja ima stanje povrinskog sloja. Tako npr. uklanjanjem povrinskog razugljenienog sloja u znatnoj meri se poveava dinamika vrstoa, a takode dinamika vrstoa raste ako se u toku ispitivanja epruveta polira. Na dinamiku vrstou utie i nain prerade elika, pa tako kovani elik u odnosu na liveni elik ima znatno veu osetljivost na zarez. Pored navedenih faktora na vrednost dinamike vrstoe utiu i drugi faktori: koncentratori napona ( radijusi zaobljenja, zarezi itd), zaostali unutranji naponi, naponsko stanje, agresivnost sredine (elektrolitika i gasna korozija), primenjena uestalost promene spoljnjeg optereenja, ojaanje povrinskog sloja, povrinsko kaljenje i dr. Vrste optereenja utiu na faktor koncentracije napona, pa tako za isti nominalni napon pri zatezanju, savijanju i uvijanju najvei je maksimalni napon pri zatezanju, zatim pri savijanju, pa tek pri uvijanju

/ColorImageDict > /JPEG2000ColorACSImageDict > /JPEG2000ColorImageDict > /AntiAliasGrayImages false /CropGrayImages true /GrayImageMinResolution 300 /GrayImageMinResolutionPolicy /OK /DownsampleGrayImages true /GrayImageDownsampleType /Bicubic /GrayImageResolution 300 /GrayImageDepth -1 /GrayImageMinDownsampleDepth 2 /GrayImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeGrayImages true /GrayImageFilter /DCTEncode /AutoFilterGrayImages true /GrayImageAutoFilterStrategy /JPEG /GrayACSImageDict > /GrayImageDict > /JPEG2000GrayACSImageDict > /JPEG2000GrayImageDict > /AntiAliasMonoImages false /CropMonoImages true /MonoImageMinResolution 1200 /MonoImageMinResolutionPolicy /OK /DownsampleMonoImages true /MonoImageDownsampleType /Bicubic /MonoImageResolution 1200 /MonoImageDepth -1 /MonoImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeMonoImages true /MonoImageFilter /CCITTFaxEncode /MonoImageDict > /AllowPSXObjects false /CheckCompliance [ /None ] /PDFX1aCheck false /PDFX3Check false /PDFXCompliantPDFOnly false /PDFXNoTrimBoxError true /PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXSetBleedBoxToMediaBox true /PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXOutputIntentProfile () /PDFXOutputConditionIdentifier () /PDFXOutputCondition () /PDFXRegistryName () /PDFXTrapped /False

/Description > /Namespace [ (Adobe) (Common) (1.0) ] /OtherNamespaces [ > /FormElements false /GenerateStructure true /IncludeBookmarks false /IncludeHyperlinks false /IncludeInteractive false /IncludeLayers false /IncludeProfiles true /MultimediaHandling /UseObjectSettings /Namespace [ (Adobe) (CreativeSuite) (2.0) ] /PDFXOutputIntentProfileSelector /NA /PreserveEditing true /UntaggedCMYKHandling /LeaveUntagged /UntaggedRGBHandling /LeaveUntagged /UseDocumentBleed false >> ]>> setdistillerparams> setpagedevice