صفحه 1:
مرو شیک ”
۰ دلیل عمده خطرناک بودن شکست خستگی این است AS بدون آگاهی
قبلی و قابل رویت بودن رخ می دهد.خستگی به صورت شکستی با
ظاهر ترد بدون هیچگونه تغییر شکل نا خالص در شكست نتيجه
میشود.معمولاسطح شکست در مقیاس ماکروسکوپی بر جهت تنش
کششی اصلی عمود است.معمولا سطح شکست خستگی از ظاهر
سطح شکست تشخیص داده میشودهکه از یک ناحیه هموار حاصل
از عمل سايش با اشاعه ترك در مقطع (قسمت بالای شکل 4) و
یک ناحیه ناهموار که در هنگام عدم تحمل بار توسط مقطع »در
قطعه به صورت نرم شکسته شده است تشکیل می شود
صفحه 2:
۰ غالبا بيشرفت شکست توسط یک دسته حلقه نشان داده می
شود.که از نقطه شربوع شکست به طرف داخل پیشرفت می
کند.شکل مشخصه دیگری از خستگی را نیز نشان میدهد
و آن اینست که معمولا شکست در نقطه وجود تمرکز
تنش ۰ مانند یک گوشه تیز یا شیار .یا در یک تمرکز تتش
متالورژیکی مانند ناخالصی .رخ می دهد
صفحه 3:
۰ سه عامل عمده بربای وقوع شکست خستگی ضروری
هستند.اين عوامل عبارتند از:()تتش کششی حداکثری به
مقدار بسیار زیاد. (©)تغييرات به حد كافى زياد يا نوسائى
در تنش وارده»و(0)زیاد بودن چرخه های تتش وارده.
علاوه بر این متغیرهای دیگری مانندتمرکز
تنش “خوردكىءدماءبار اضافی »ساختار
متالورييكى:تنشهاى باقيمانده و تنشهاى مركب هم وجود
دارند كه شرايط را براى ايجاد خستكى تقويت مى كنند.
صفحه 4:
۰ چون هنوز مفهومی کلی از علت بروز خستگی در فلزات
به دست نياورده ايم »لازم است بعضى از اين عوامل ريا از
ديدكاهع اساسا تجربى مورد بحث قرار دهيم.به علت زياد
بودن حجم اطلاعاتى از اين قبيل »فقط تشريح نكات برجسته
ممكن خواهد بود.
صفحه 5:
چرخه gla تنش
* ابتدا تعریف مختصری از انواع کلی تنشهای نوسانی که باعثی
خستگی می شوند؛بیان می کنیم شکل6 چرخه های نمونه ای تتش
خستگی را نشان می دهد.شکل (الف) چرخه کاملا معکوس تنش
سینوسی شکلی را نشان می دهد. اين چرخه یک حالت آرمانی است
که توسط دستگاه خستگی محور چرخان مور تو.لید شده و در عمل
از چرخش محوری با سرعت ثابت و بدون اضاقه بار به دست می
آید.در اين نوع چرخه تنش» تنشهای حداقل و حداکثر برابرند. تنش
حداقل همان کمترین تتش جبری در چرخه است . تنش کششی مثبت
در نظر گرفته میشود و تتش فشاری منفی است.
صفحه 6:
٠ شکل 2(ب) یک چرخه تتش تکراری را نشان می دهد كه
در آن تتش حداکثر و تنش حداقل برابر نیستند. در Cal
نمودار. هر دو تنش کششی اند. ولی یک چرخه تتش
تکرباری می تواند شامل تنشهای حداقل و حداکثر با علامت
مخالف یا هر دو در فشار نیز باشد.شکل 9(پ) چرخه
تنش مرکبی را نشان می دهد که در قطعه ای مانند بال
هوابيما و در اثر تند بادها تحت بار‌های اضافی دوره ای
غير قابل بيش بينى قرار مى كيرد
صفحه 7:
خصوصیات ساختاری خستگی
0 شروع ترک : شامل ایجاد اولیه عیب خستگی که با عملیات
تابانیدن مناسب برطرف می شود.
© رشد ترک نوار لغزش :عبارت است از عمیق شدن ترک
اولیه روی صفحات با تتش برشی زیاد» اين مرحله غالبا رشد ترک
مرحله 0 نامیده می شود.
©. شكست ترك روى صفحاتى Si ly تنش كششى زياد: عبارت
است از رشد يك ترك معين در جهت عمد بر تنش
حداكثر , اين مرحله معمولا رشد ترك مرحله © ناميده م شود.
LP شکست نرم نهایی: هنگامی رخ مى دهد كه طول ترك به
اندازه كافي برسدء ملورى كه لح مقلع بافيمانده نتوائد بار وارده
ر
صفحه 8:
۰ سهم نسبی هر مرحله از کل چرخه های مسبب شکست به شرايط
آزمایش و ماده بستگی دارد. آما کاملا مشخص شده است که یک
ترک خستگی می تواند قبل از اینکه 0)درصد عمر کل نمونه
منقضى شودء شكيل شود.البته در تصميم كيرى در مورد زمانى كه
یک نوتر لغزش عمیق شده می تواند ترک نامیده شود؛ ابهام زيادى
وجود دارد . به طور کلی »سهم بیشتری از کل چرخه های مسبب
شکست به اشاعه ترکهای مرحلهج در خستگی کم چرخه تعلق دارد
تا خستگی پر چرخه؛ در صورتی که رشد ترك در مرحله 0 برای
خستكى برجرخه و تنش كمن »بيشتر است . اگر تنش كششى زياد
باشدء مانئد خستكى در نمونه هاى با شيار تيز » رشد ترك مرحله 0
به هسج وجه قابل مشاهده نيست.
صفحه 9:
٠ بررسی ساختاری دقیق خستگی اين واقعیت را نشان می
دهد که معمولا ترکهای خستگی در یک سطح آزاد شروع
می شوند . در موارد نادری که ترکهای خستگی از قسمت
داخلی شروع می شوند هميشه مرزی » مانند حد فاصلیک
لایه سطحی کربوره شده و فلز اصلی tube وجود داشته
باشد.
صفحه 10:
اثر سطح و خستگی
٠ عملا تمام شکستهای خستگی از سطح شروع می شوند. در بسیاری
از انواع متداول بارگذاری »مانند خمش و پیچشءتنش حداکثر در
سطح رخ می دهد ؛طوری که شروع شکست از آن مکان منطقی
جلوه می کند . اما در بارگذاری محوری» شکست خستگی تقریبا
هميشه از سطح شروع می شود. مدارک فراوانی حاکی از اینکه
خواص خستگی به شرایط سطحی بسیار حساس هستند در دست
است. عواملی که در سطح یک نمونه خستگی تاثیر می گذارند
عمدتا به سه دسته تقسیم می شوند:(0) نا همواری سطح یا
منابع تنش سطحی»(9) تغییر استحکام خستگی فلز سطحىء و (9)
تغییرات شرایط تتش باقیمانده در سطح» علاوه بر اين ۰سطح فلز در
معرض اکسایش و خوردگی نیز قرار دارد.
صفحه 11:
اثر متغیرهای متالورژیکی بر خستگی
٠ خواص خستگی فلزات کاملا به ساختار حساس است.اما در حال
حاضرءروشهای محدودی وجود داردکه توسط آنها می توان خواص
خستگی را از طرق متالورژیکی بهبود بخشید.
۰ تغییرات طراحی به نحوی که تمرکز تتش کم شود و استفاده صحیح
از تنش باقيمانده فشارى مفيد به جای تغییر جنس از کارهای عمده
ای است که در خواص خستگی بهبود ایجاد می کند.با اینحال عوامل
متالورژیکی ویژه ای وجود دارند که برای اطمینان از بهترین
کارایی در اندازه گیری یک فلز یا آلیاژ خاص باید در نظر گرفته
شوند
صفحه 12:
اثر دما بر خستگی
۰ آزمایشهای خستگی فلزات در دماهای کمتر از دمای اتاق
نشان می دهد که استحکام خستگی با کاهش دما زیاد می
شود. با اينکه فولادها در حالت خستگی در دمای کم به
شیار حساستر. می شوند»هیچ دلیلی برای نشان دادن وقوع
هر گونه تغییر ناگهانی در خواص خستگی در دما های
کمتر از دمای انتقال تردی به نرمی وجود ندارد . اين
واقعیت که با کاهش دما استحکام خستگی نسبتا بیشتر از
استحکام کششی افزایش می یابد با نشان دادن شکست
خستگی در دمای اتاق که با تشکیل و تمرکز, جای خالی
همراه است؛ توجیه می شود.
صفحه 13:
۰ به طور کلی » هرچه استحکام خزش ماده ای بیشتر باشد »استحکام
خستگی آن ماده در دمای زیاد بیشتر است. اما آن عملیات
متالورژیکی که باعث ایجاد بهترین خواص خستگی در دمای بالا
می شود لزوما به ایجاد بهترین مشخصات پارگی در خزش منجر
نخواهد شد. این مطلب از سوی تولین و ماچل و با آزمایشهایی که
در sla زیاد بر تعدادی ابر آلیاژ انجام شد ءنشان داده شده است .
در دمای کمتر ریز بودن اندازه دانه خواص خستگی بين مواد
درشت دانه و ریز دانه کم می شود تا در دماهای زیاد»که خزش
مسلط است.مواد درشت دانه استحکام بیشتری دارند. به طور کلی »
گرچه اغلب قطعات ریختگی به خزش مقاومترند» ولی آلباژهایی که
بر آنها کار انجام شده باشد »مقاومت به خستگی بهتری نشان می
دهند .امکان دارد روشهایی که در کاهش شکستهای خستگی در
دمای اتاق مفیدند »برای خستگی در دمای بالا مفید نباشند.
صفحه 14:
+ تنشهایی که باعث ایجاد شکست خستگی در دمای cot WE
شوند ».لزوما نباید از منابع مکانیکی ناشی شده باشند.
شکست خستگی می تواند در شرايطى كه هيج تنشى به
دلايل مكانيكى توليد نمی شود.توسط تتشهای گرمایی
نوسانی به وجود آید .تنشهای گرمایی وقتی به وجود می
آیند که توسط قیدی از تغییر ابعاد یک قطعه به علت تغییر
دما جلوگیری شود.
صفحه 15:
٠ اكر شكست درٍ اثر اعمال تنش گرمایی ریخ دهد » شرایط به
شوک گرمایی موسوم است . اما اگر شکست پس از اعمال
مکرر تتش گرمایی رخ دهد » این حالت خستگی حرارتی
نامیده ميشود. غالبا در وسایلی که در دمای بالا کار می
كنند »شرايط ايجاد شکست در اثر خستگی گرمایی وجود
دارد. فولاد زنگ نزن آستنیتی از فلزاتی است که خصوصا
به دلیل هدایت گرمایی کم و انبساط گرمایی کم و انبساط
كرمايى زياد خود نسبت به اين يديده حساس است. از
مطالعات انجام شده درباره خستگی گرمایی در اين ماده
مقالات منتشر شده زیادی موجود است.
صفحه 16:
خستگی خوردگی
٠ کنش همزمان تتش چرخه ای و حمله شیمیایی به خستگی
خوردگی موسوم است. حمله خورنده بدون حضور تتش
غالبا در سطوح فلزی حفره ایجاد می کند . حفره ها مانن
شيار عمل کرده و استحکام خستگی را کاهش می دهند. اما
وقتی حمله خورنده همزمان با بار گذاری خستگی رخ
دهد » کاهش آشکاری در خواص خستگی نتیجه می شود که
از کاهش خواصی که در آثر خویدگی قبلی سطح به وجود
می آید .بیشتر است . هنگامی که خوردگی و خست
همزمان واقع شوند »حمله شیمیایی سرعت اشاعه ترک
خستگی را به شدت تسریع می کند.
صفحه 17:
۰ برای به حداقل رساندن خسارت خستگی خوردگی چند روش وجود
دارد. به طور کلی »انتخاب هر ماده اى براى اين نوع عملكرد به
جای اينکه مبتنی بر خواص قراردادی خستگی باشد » باید بر
خواص مقاومت به خوردگی متکی باشد . بنابراین فولاد زنگ
نزن برنز یا آلیاژ مس _ بریلیم» احتمالا بهتر از فولاد عملیات
حرارتی عمل خواهند کرد. حفاظت از فلز در برابر تماس با محیط
خورنده توسط روکشهای فلزی و غیر فلزی موثر است» به شرط
آنکه روکش در اثر کرنش چرخه ای پاره نشود. روکشهای روی و
کادمیم بر فولادو روکشهای آلومینیوم آلکلاد در بسیاری کاربردهای
خستگی موثر هستند» حتی اگر این پوششها باعث شوند هنگام
آزمایش در هوا استحکام خستگی کم شود . تشکیل تنشهای باقیمانده
فشاری سطح از باز شدن شیارهای سطحی و وارد شدن ماده
خورنده جلو گیری می کنند .
صفحه 18:
۰ به ویژه نیتریده کردن در مبارزه با خستگی موثر. است و
ساچمه زنی در شرایط خاص با موفقیت مورد استفاده قرار
گرفته است . در سیستمهای بسته امکان کاهش حمله
خوردگی با افزودن یک ممانعت کننده خوردگی وجود
دارد . و بالاخره حذف تمرکزدهنده های تنش توسط
طراحی دقیق در جایی که خستگی خوردگی باید در نظر
گرفته شود.بسیار مهم است.
صفحه 19:
آزمونهای خستگی
٠ آزمون خستگی ۰ آزمونی دینامیکی است که رفتار نسبی مواد را
تحت نیرو های تکرار شونه یا کم و زیاد شونده تعیین می کند . در
این آزمون شرایطی مشابه شرایط کارکرد برای اجزای ماشین که
تحت نیروهای لرزشی یا نوسانی قرار دارند به وجود می آید .
مقدار تتش (کشش .فشار ,خمش یا پیچش) با دستگاه و بسته یه
نمونه ی مورد آزمون تعیین می شود . نیروی اعمال شده بر نمونه
طی آزمون مرتبا بین دو مقدار تغییر می کند » که حداکثر نیرو
معمولا کمتر از استحکام تسلیم ماده است . چرخه های تتش تا
شکست نمونه یا رسیدن به تعداد چرخه ی معین ادامه می یاید.
صفحه 20:
٠ در آزمایش خستگی » معمولا حد تحمل آهن و
فولاد0)0000000)00))سیکل است ولی برای آلیاژهای
غير آهنى اين مقدار ممکن است
0)() ور باشد.
صفحه 21:
سه آزمایش خستگی معروف عبارتند از :
آزمایش میله ی چرخان »آزمایش با مله ی ارتعاشی و آزمایش خستگی کش
ار
قطعات اصلی یک ماشین آزمایش خستگی عبارتند از:
0) یک محرک مکانیکی .هیدرولیکی یا مغناطیسی برای وارد کردن
سیکلهای تکراری تنش به نمونه
©) یک وسیله اندازه گیری تتشهای ماکزیمم و مینیمم وارد شده در جریان
یک دور
6 یک شمارنده برای نشان دادن تعداد دورهای تتشی وارد شده بر نمونه
)6 یک وسیله ی توقف خودکار ماشین آزمایش » وقتی که نمونه می شکند.
صفحه 22:
= تاثبر درصد بر" و ب() روی تافنس شکست از
آلیاژ 6۲0
چم
LARD
> 44
LRRD.
SOOKE
2 SSNS
ee SRR
ه28 0007
a ee
5 —
صفحه 23:
siress تنش
۰ عبارت است از «مقدار نیروی وارد بر واحد سطح». مقدار
تنش از تقسيم نیروی وارد بر جسم بر مساحت سطح مقطع
جسم به دست مدآيد. شايد فكر كنيد اين تعريف به مفهوم
فشار در فیزیک دبیرستان خیلی نزدیک است. اما همانطور
که دقت کردهاید» در اینجا شرط عمود بودن مولفهی نیرروی
وارد بر سطح؛ وجود ندارد.
صفحه 24:
خستگی صبه۳
۰ گاهی در قطعهای از یک ماشین کارخانه. شکستگیهایی به
وجود ميآيد. ولى بس ان برررسی مشخص میشود که میزیان
تنش وارد بر قطعه» از حد مجاز, کمتر بوده. اما چرا
گسیختگی ایجاد شده است؟ علت اين پدیده آن است که بطور
پیوسته مقدار بار معینی بر قطعه وارد ميشود. یعنی مقدار
تنش خاصی. بهدفعات بر آن وارد شده است. به این
كسيختكيهاء «گسیختگی خستگی» میگویند.
صفحه 25:
گرنش
۰ به طور کلی تمام مواد بر اثر نیرویی هرچند ناچیز» دچار
تغییر شکل (تغییر. ابعاد) مشوند. به تغییر ابعاد یا
اندازههای جسم؛ بر اثر تتش «گُرنش» مدگویند؛ مثل فنری
که به واسطه وارد کردن نیرو بر آن کشیده یا فشرده می
۳
شود.
صفحه 26:
۰ تعریفهای ذکر شده» اصلی ترین مفاهیم خواص مکانیکی
د . گروهی دیگر از اصطلاحات هستند كه از اين تعريفها
اشى ميشوند. مثلاً به مقاومت ماده در برابر تغيير شكل
«استعکام» میگویند و یا مقاومت ماده در برابر خراشيدن»
ساییدگی» پُرادهبرداری و برش را «سختی» می نامند.
صفحه 27:
منابع:
۴ [0]- هه( راوج Tester, O., vad O.
۲ 0۳۲() رسمه( ,900000 پا 2( رمتسم
۰ ,999-490 .7۳7
[C]- Gerer, O., O. Kerer, R. Cokes, D. Mevkr, and O.
Bum, SO), pe. PES 0/100 وی جرب(
666,
[Ok Can, موه اس سوت تپ ةس(" رد اك مدال
OP te @xinsica @rovess Por Oieropicsacd ts Ducvericd
Groutiica Ostay RKEO” Trecsurtow vP the 60860008,
و لول DaaPacturicy Grieue ord Guyarericey, POPC-
966, Onl. 4989, DOOEOGER COOF.
AP]- Ocboughta, caves, Detdhury ond Dutertb, pp, 0
صفحه 28:
۰ ]0[- WosPord, Dia P. aed Robert,
.,Cuddel, Detad Porwiny, Geovad Cdiios ,
Orevice Wi, O99.
]9[- Kaccangary, K., 0. Grower, ۰
Reaper, O. Dibva, ud 6. لا
QOuwtevkwlh wy: Cusic Grtewse wad over yi
Veckwhbyes, ۰
صفحه 29:
۰ شکلدهی فلزات در مقیاس نانو (با نگاهی بر فناوری
نانو)» پایان‌نامه کارشناسی. دانشکده فنی - دانشگاه تهران؛
فاضل انصاری» تهران - سال ۱۳۸۴۰
۵ شکل دهی در مقیاس مادون ریز (نانوفرمینگ)» مقاله.
دكتر كارن ابرى نياء مهندس فاضل انصاریدانشکده
مهندسی مکانیک» پردیس دانشکده های فني دانشگاه تهربان»
سومین کنفرانس شکلدهی مواد و فلزات ایران» سال
. ۳۸۵