Zyklische Biegeermüdung bei Edelstahldraht: Wo Fehler beginnen

Ein Draht, der eine Biegung übersteht, und ein Draht, der eine Million Zyklen übersteht, sind zwei verschiedene Spezifikationen, auch wenn beide die gleiche Güte und den gleichen Durchmesser haben. Ermüdung ist ein Oberflächen- und Spannungsamplitudenproblem, und die Güte legt nur den Ausgangspunkt fest.

Dieser Draht wird von 0,15 mm bis 12 mm geliefert, geglüht bei 550-750 N/mm2 oder im Federhartzustand, in 304 und 316L. Für zyklische Beanspruchung werden die Zugfestigkeitsband, die Oberflächeninspektionsstufe und der Biegeradius im Design gemeinsam vereinbart, da jeder einzelne die erwartete Lebensdauer beeinflusst.

Drei Variablen entscheiden darüber, ob ein Draht zyklische Belastungen übersteht: die Spannungsamplitude, die er erfährt, der Zustand seiner Oberfläche und die Mittelspannung, die ihm durch die Form, in die er gebracht wurde, verbleibt.

Produktspezifikationen

Die drei Variablen

Spannungsamplitude, nicht Zugfestigkeit

Ein Draht, der bis zu 60 % seiner Zugfestigkeit belastet und eine Million Mal entlastet wird, versagt lange vor Erreichen dieser Last einmal durch Ermüdung. Die relevante Größe ist die Wechselspannung an der Biegung, die dem Radius folgt: Ein engerer Radius erhöht die Oberflächenspannung auf der Außenseite der Biegung.

Oberflächenfehler als Rissstarter

Bei einem zyklisch beanspruchten Draht steht die Außenseite der Biegung unter Spannung. Eine Riefenbildung, ein Kratzer oder ein Grat auf dieser Fläche konzentriert die Spannung und wird zum Ursprung des Risses, während derselbe Defekt an einem geraden statischen Teil harmlos ist. Deshalb wird die Oberflächeninspektion bei zyklischer Beanspruchung als separater Punkt aufgeführt.

Mittelspannung durch die installierte Form

Ein Draht, der in eine Form vorgespannt wurde, trägt Restspannungen, bevor überhaupt eine Last aufgebracht wird. Diese Mittelspannung verschiebt den gesamten Zyklus, und ein Teil, der bereits unter Spannung steht, hat weniger Spielraum, die Wechselkomponente aufzunehmen.

Designregeln, die die Lebensdauer erhöhen

Halten Sie den Radius über der Umformgrenze

Ein Biegeradius von einem Drahtdurchmesser ist die praktische Untergrenze für geglühten Draht; darunter wird die Außenseite der Biegung überdehnt, bevor sich das Teil überhaupt bewegt. Bei zyklisch beanspruchten Teilen sollte der Radius eher großzügig als am Limit sein.

Unterstützen Sie die Spannweite

Lange, ungestützte Spannweiten schwingen mit ihrer eigenen Frequenz, und diese Resonanz fügt Zyklen hinzu, die das Design nie berücksichtigt hat. Zwischenstützen oder eine kürzere Spannweite bringen oft mehr Lebensdauer als ein stärkerer Draht.

Halten Sie Schweißnähte aus der Biegezone fern

Eine Schweißnaht in einer Biegung ist sowohl ein Spannungskonzentrator als auch eine gröbere Mikrostruktur. Wo eine geschweißte Baugruppe zyklisch beansprucht wird, gehört die Verbindung auf eine gerade Strecke.

Anwendungen

Vibrationssiebe und Trennsiebe

Gewebe- und Schweißsiebe in 0,5-3 mm, bei denen der Draht kontinuierlicher Klein-Amplituden-Biegung ausgesetzt ist und Oberflächenfehler das Serviceintervall bestimmen.

Geflochtene Schläuche und Kabelverstärkungen

Feiner Draht, der um einen Kern geflochten, auf einen kleinen Radius gebogen und zyklisch belastet wird, wenn sich der Schlauch im Betrieb biegt.

Klammern, Federn und Sicherungsformen

Teile, die einmal geformt und dann wiederholt gebogen werden, wo eine weiche Härte und ein großzügiger Radius die Biegezone unterhalb des Punktes der Kaltverfestigung halten.

Produktvorteile

• Oberfläche als Ermüdungsvariable behandelt- Riefen und Kratzer werden bei zyklischer Beanspruchung inspiziert, nicht in eine allgemeine Oberflächenprüfung einbezogen.
• Zugfestigkeitsband pro Bestellung festgelegt- Ein Band über Spulen hinweg sorgt für eine gleichbleibende Umformkraft und die daraus resultierende Restspannung.
• Zwei Härtegrade aus einer Quelle- geglüht für geformte und dann zyklisch beanspruchte Teile, Federhartzustand für Teile, die ihre Form unter Last halten müssen.
• Designberatung angegeben- Radiusuntergrenze, Spannweitenunterstützung und Schweißposition werden als Teil der Auswahl beschrieben.
• Gütebereich klar angegeben- 304 für allgemeinen Service, 316L, wo Chloride oder Spülungen Korrosion zur Ermüdungsursache hinzufügen.
• Voller Größenbereich- 0,15-12 mm, so dass Siebdraht und Strukturdraht auf derselben Basis spezifiziert werden.

Qualitätskontrolle

Die Stangengüte wird vor dem Ziehen überprüft. Der Durchmesser wird inline und an Spulenenden gemessen, Zugfestigkeit und Dehnung werden pro Charge gemäß ISO 6892-1 geprüft, und die Oberfläche wird auf Riefen, Kratzer und Grate untersucht. Biege- oder Torsionszyklen können an Stichproben durchgeführt werden, wo die Anwendung dies erfordert.

Auswahl- und Bestellhinweise

1. Geben Sie den kleinsten Biegeradius und die erwartete ungefähre Zyklenzahl im Betrieb an.
2. Geben Sie an, welche Seite des Drahtes an der Biegung unter Spannung steht, damit die Oberflächeninspektion darauf konzentriert werden kann.
3. Bestätigen Sie, ob das Teil in eine Form vorgespannt ist, da dies die Mittelspannung erhöht.
4. Geben Sie den Stützabstand an, damit die Resonanz berücksichtigt wird, bevor die Güte gewählt wird.
5. Geben Sie Größen und Jahresvolumen für eine Toleranz- und Verpackungsprüfung an.

Senden Sie den Durchmesser, den Biegeradius, die Zyklenzahl und die Betriebsumgebung für technische Bestätigung und Angebot.