Fémkifáradás

A grafikon a fémfáradási szilárdságot hasonlítja össze a végső szakítószilárdsággal mind a sima, mind a bevágott minták esetében. A sörétszórás (shot peening) nélkül a megmunkált acél alkatrészek optimális fémfáradási tulajdonságai körülbelül 30 HRc-nél érhetőek el. Nagyobb szilárdsági/keménységi szinteken az anyagok veszítenek fáradási szilárdságukból a megnövekedett bevágási érzékenység és a ridegség miatt.

Fémek fáradási szilárdsága

A sörétszórásból származó nyomófeszültségek hozzáadásával a fémfáradási szilárdság arányosan növekszik a növekvő szilárdsággal/keménységgel. Például 52 HRc-nél a sörétszórt minta fémfáradási szilárdsága 144 ksi (993 MPa), ami több mint kétszerese a szóratlan, sima mintáéhoz képest.

Gyártási folyamatok – a kifáradási élettartamra gyakorolt hatás

A gyártási folyamatokról ismert, hogy jelentős hatással bírnak az alkatrészek  fáradási tulajdonságaira. Ezek a hatások károsak vagy előnyösek lehetnek, az alábbiak szerint:

A köszörülés, a megmunkálás és a hegesztés mind feszültséget hagyhat az alkatrész felületén, ami a fémfáradási repedések táptalaja. A keményítés, a galvanizálás és az EDM kemény, rideg felületet hagyhat maga után, míg az ECM károsíthatja vagy gyengítheti a felületi szemcsehatárokat.

A előnyös oldalról az összes felsorolt eljárás javítja a fém fáradási élettartamát az általuk kiváltott nyomófeszültségnek köszönhetően. A sörétszórás a legsokoldalúbb a listán, mivel ez biztosítja a legnagyobb mértékű nyomófeszültséget a legkülönbözőbb anyagok és alkatrész geometriák esetén.

Az alábbi grafikon az „S-N”-t (feszültség a ciklusok számával szemben) mutatja a különböző köszörülési típusokhoz tartozó hibagörbéket. Az alapvonal görbéje a „kíméletes csiszolású” mintáké, és 60 ksi (415 MPa) fémfáradási szilárdságot mutat. Az alsó „erős csiszolás” görbe a nagyobb megmunkálási sebességgel előállított állapotot jelöli. Ebben az esetben nagy mennyiségű felületi húzófeszültség keletkezik, amely a fémfáradási repedések forrása. Mint látható, a fém fáradási szilárdsága 45 ksi-ra (310 MPa) csökken. Az utolsó ábra az „erős csiszolású és sörétszórásos” minták fáradási szilárdságát mutatja. Mint látható, ezek a minták jóval meghaladták a kiindulási „kíméletes csiszolást”, és több mint 80 ksi (550 MPa) fáradási szilárdságot biztosítottak. A sörétszórás által keltett nyomófeszültség legyőzte az erős csiszolásból származó húzófeszültséget.

A sörétszórás előnyei

• A sörétszórás 10–30%-kal megnövelt terhelési feszültséget tesz lehetővé ugyanazon alkatrész fáradási szilárdsága esetében.
• A sörétszórás bármely alkatrész fáradási élettartamát 3–10-szeresére növeli, ha a meglévő feszültségszintet fenntartják.
• Az egyenletes felületi nyomófeszültség biztosításával a kifáradási élettartam szórása általában több gyártási lépés eredményeként csökken.

KAPCSOLATFELVÉTEL

SÖRÉTSZÓRÁS