Fatica del metallo: cos'è e come si può resistere?

Molto spesso la ragione del fallimento di varila tecnica è l'affaticamento del metallo. E questo può accadere non solo dopo una lunga operazione, ma anche all'inizio del funzionamento dell'attrezzatura o dell'auto. La ragione di ciò sono i carichi dinamici periodici sperimentati da un particolare assemblaggio o parte non solo durante l'esecuzione della sua funzione principale, ma anche durante il processo di fabbricazione. Di conseguenza, il materiale inizia a rompersi, anche se il valore di tensione non ha raggiunto il limite di forza.

In effetti, la fatica è un cambiamento nella baseproprietà del metallo (meccanico e fisico) sotto l'influenza di sollecitazioni e deformazioni cicliche. Ciò comporta cambiamenti strutturali nel materiale che si verificano a livello macro e micro, che sono in gran parte determinati dalle proprietà iniziali e dalla condizione per la produzione della parte.

Per caratterizzare la propensione di un metallo a questoIl termine di resistenza viene applicato come termine limite di resistenza. Questo parametro è numericamente uguale al valore della tensione massima che un materiale può resistere per 10.000.000 o più cicli, cioè per un tempo di caricamento specificato.

La fatica del metallo non appare momentaneamente, e inQuesto è il suo principale pericolo. Ci vuole del tempo per apportare le modifiche necessarie al materiale, che, molto probabilmente, non apparirà esternamente. La loro natura determina in larga misura le proprietà iniziali del metallo, lo stato di stress, la singolarità di carico e l'influenza dell'ambiente esterno. Fino a un certo punto, tutti i fenomeni che si verificano sono reversibili. Tuttavia, nel tempo, la resistenza alla distruzione inizia gradualmente a declinare e compare il cosiddetto danno da fatica.

Nella primissima fase inizia la fatica del metallosi manifestano a livello strutturale, quando i microcracks iniziano ad apparire lungo i confini dei grani e altri elementi costitutivi, i quali, quando la struttura viene successivamente caricata, diventano macrocrack. Questo, a sua volta, diventa la causa principale della distruzione finale del membro strutturale durante il lavoro o il campione durante i test meccanici.

La più evidente fatica dei metallicaratterizza la curva con lo stesso nome, che riflette la relazione corrispondente tra il numero di cicli di carico testati dal campione e le fasi del danno, a partire dal momento in cui si è verificato il crack e termina con la distruzione finale dell'oggetto di indagine. Dato che i fenomeni di fatica appaiono inizialmente in luoghi di imperfezioni strutturali, la cui distribuzione è di natura probabilistica, le caratteristiche della fatica sono soggette alle stesse leggi. I test vengono eseguiti più spesso su un campione rotante, al quale viene applicato un carico di flessione costante.

L'affaticamento del metallo è in gran parte determinato dalle condizionioperazione di un particolare design. La presenza di un mezzo attivo e una temperatura sufficientemente elevata possono accelerare in modo significativo i processi negativi che si verificano nel materiale. La resistenza del materiale è significativamente ridotta in presenza di varie disomogeneità strutturali, la presenza di inclusioni non metalliche, la distribuzione irregolare degli elementi di lega, nonché con un'insufficiente pulizia della superficie. Per evitare ciò, è possibile ricorrere a vari trattamenti superficiali, che sono in grado di creare tensioni residue compressive nello strato superiore del materiale. Molto spesso, a questo scopo, viene eseguita la saturazione della diffusione e l'indurimento a freddo o l'indurimento superficiale vengono eseguiti in vari modi, ad esempio mediante tempra laser.