Zginanie zmęczeniowe drutu ze stali nierdzewnej: gdzie zaczynają się awarie

Drut, który wytrzymuje jedno zgięcie, i drut, który wytrzymuje milion cykli, to dwie różne specyfikacje, nawet jeśli oba są tej samej klasy i tej samej średnicy. Zmęczenie jest problemem powierzchni i amplitudy naprężeń, a klasa określa jedynie punkt wyjścia.

Drut ten jest dostarczany w rozmiarach od 0,15 mm do 12 mm, wyżarzony w temperaturze 550-750 N/mm2 lub w stanie sprężystym, w gatunkach 304 i 316L. W przypadku pracy cyklicznej, zakres wytrzymałości na rozciąganie, poziom kontroli powierzchni i promień gięcia w projekcie są uzgadniane wspólnie, ponieważ każdy z nich wpływa na oczekiwaną żywotność.

Trzy zmienne decydują o tym, czy drut przetrwa cyklowanie: amplituda naprężeń, której doświadcza, stan jego powierzchni i naprężenie średnie pozostałe w nim z powodu nadanego mu kształtu.

Specyfikacje produktu

Trzy zmienne

Amplituda naprężeń, a nie wytrzymałość na rozciąganie

Drut obciążony do 60% swojej wytrzymałości na rozciąganie i wielokrotnie zwalniany milion razy ulegnie awarii z powodu zmęczenia na długo przed osiągnięciem tego obciążenia raz. Istotną wartością jest naprężenie zmienne przy zgięciu, które zależy od promienia: ciaśniejszy promień zwiększa naprężenie powierzchniowe po zewnętrznej stronie zgięcia.

Wady powierzchni jako inicjatory pęknięć

W drutach cyklicznych zewnętrzna strona zgięcia jest poddawana rozciąganiu. Linia po tłoczniku, zadrapanie lub zadra na tej powierzchni koncentruje naprężenia i staje się początkiem pęknięcia, podczas gdy ta sama wada na prostym, statycznym elemencie jest nieszkodliwa. Dlatego kontrola powierzchni jest określona jako osobna pozycja na liście dla pracy cyklicznej.

Naprężenie średnie od nadanego kształtu

Drut wstępnie uformowany w kształt przenosi naprężenia szczątkowe przed przyłożeniem jakiegokolwiek obciążenia. To naprężenie średnie przesuwa cały cykl, a element już siedzący pod napięciem ma mniej miejsca na pochłonięcie składowej zmiennej.

Zasady projektowania zwiększające żywotność

Utrzymaj promień powyżej granicy formowania

Promień gięcia równy jednej średnicy drutu jest praktycznym minimum dla drutu wyżarzonego; poniżej tej wartości zewnętrzna strona zgięcia jest nadmiernie rozciągnięta, zanim element w ogóle się poruszy. W elementach cyklicznych promień powinien być duży, a nie na granicy.

Wspieraj rozpiętość

Długie, niepodparte rozpiętości wibrują z własną częstotliwością, a ta rezonans dodaje cykle, których projekt nigdy nie przewidział. Pośrednie podpory lub krótsza rozpiętość często zapewniają większą żywotność niż mocniejszy drut.

Trzymaj spawy z dala od strefy zgięcia

Spaw w zgięciu jest zarówno wzmacniaczem naprężeń, jak i grubszym mikrostrukturą. Tam, gdzie spawany zespół będzie cyklowany, połączenie powinno znajdować się na prostym odcinku.

Zastosowania

Sita wibracyjne i siatki separacyjne

Siatka tkana i spawana o grubości 0,5-3 mm, gdzie drut doświadcza ciągłego zginania o małej amplitudzie, a wady powierzchni decydują o okresie użytkowania.

Wzmocnienie węży i kabli plecionych

Cienki drut pleciony wokół rdzenia, zginany do małego promienia i cyklowany podczas zginania węża w eksploatacji.

Klipsy, sprężyny i elementy ustalające

Elementy formowane raz, a następnie wielokrotnie zginane, gdzie miękki stan sprężysty i duży promień utrzymują strefę zgięcia poniżej punktu zgniotu.

Zalety produktu

• Powierzchnia traktowana jako zmienna zmęczeniowa- linie po tłoczniku i zadrapania są sprawdzane w pracy cyklicznej, a nie uśredniane w ogólnej kontroli powierzchni.
• Zakres wytrzymałości na rozciąganie ustalany na zamówienie- jeden zakres w całym zwoju zapewnia spójną siłę formowania i wynikające z niej naprężenia szczątkowe.
• Dwa stany sprężyste z jednego źródła- wyżarzony do elementów formowanych, a następnie cyklowanych, stan sprężysty do elementów, które muszą zachować kształt pod obciążeniem.
• Podane wytyczne projektowe- minimalny promień gięcia, wsparcie rozpiętości i położenie spoin są opisane jako część wyboru.
• Zakres gatunków podany jasno- 304 do ogólnego zastosowania, 316L tam, gdzie chlorki lub mycie dodają korozji do przypadku zmęczenia.
• Pełny zakres rozmiarów- 0,15-12 mm, więc drut do sit i drut konstrukcyjny są określone na tej samej podstawie.

Kontrola jakości

Klasa pręta jest weryfikowana przed ciągnieniem. Średnica jest mierzona w linii i na końcach zwoju, wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie są testowane na partię na ciepło zgodnie z ISO 6892-1, a powierzchnia jest sprawdzana pod kątem linii po tłoczniku, zadrapań i zadry. Cykliczne zginanie lub skręcanie może być przeprowadzane na próbnych partiach, gdzie wymaga tego zastosowanie.

Uwagi dotyczące wyboru i zamawiania

1. Podać najmniejszy promień gięcia i przybliżoną liczbę cykli oczekiwanych w eksploatacji.
2. Określić, która strona drutu jest poddawana rozciąganiu przy zgięciu, aby kontrola powierzchni mogła się tam skupić.
3. Potwierdzić, czy element jest wstępnie uformowany do kształtu, ponieważ dodaje to naprężenie średnie.
4. Podać rozstaw podpór, aby rezonans został uwzględniony przed wyborem gatunku.
5. Podać rozmiary i roczny wolumen do przeglądu tolerancji i pakowania.

Przesłać średnicę, promień gięcia, liczbę cykli i środowisko pracy w celu potwierdzenia technicznego i wyceny.