Pirms neilga laika inženieris man jautāja:
Viņiem ir POM pārnesums, un sākotnējā validācijas process noritēja raiti.
Tika veiktas divas nodiluma pārbaudes kārtas, atklājot minimālas izmēru izmaiņas un lielisku virsmas stāvokli, apstiprinot, ka materiālam nav būtisku nodiluma problēmu.
Tomēr nesenajos visa{0}}mašīnas kalpošanas laika pārbaudēs, kas tika veiktas pēc aptuveni 200 000 ciklu sasniegšanas, vairākiem paraugiem tika konstatēti zobu lūzumi ļoti konsekventās vietās.
Pašlaik sabiedrībā notiek dažas diskusijas: daži to attiecina uz apstrādes stresu, citi - ar konstrukcijas trūkumiem, bet vēl citiem ir aizdomas par materiālu partiju atšķirībām.
Viņš uzdeva ļoti labu jautājumu-
Ja materiālam patiešām bija problēmas, kāpēc iepriekšējā nodiluma pārbaude deva tik izcilus rezultātus?
Tā patiesībā ir ļoti izplatīta problēma, un daudzas komandas tajā nonāk.
Tas, uz ko tas patiesi norāda, nav konkrēta parametra anomālija, bet gan fundamentāls kognitīvs nepareizs priekšstats.
Kāpēc materiāls, kam ir lieliska nodilumizturība, reālos{0}}darbības apstākļos kļūst vairāk pakļauti noguruma bojājumiem?
01
Daudzi cilvēki jau no paša sākuma saprot "problēmas veidu".
Kad lielākā daļa cilvēku saskaras ar aprakstu "mazs nodilums + sekojošs lūzums", viņu pirmā reakcija ir noteikt anomāliju.
Vai šī materiāla partija ir nestabila? Vai ir problēmas ar apstrādi? Vai arī testēšanas nosacījumi ir pretrunīgi?
Bet, ja jūs nojauksit problēmu, jūs patiesībā sapratīsit, ka...
Nodilums un nogurums būtībā nav viena un tā pati problēmu kategorija.
Nodilums būtībā ir virsmas parādība.
Jūs varat to uzskatīt par materiāla virsmu nepārtraukti "grieztu" un "skrāpētu".
Kādi materiāli ir nepieciešami, lai izturētu šo procesu?
Tas ir vienkārši: ciets, blīvs un grūti izgriežams.
Citāts: Abrazīvo nodiluma mehānismu pētījums un raksturojums
Kā redzat, daudziem nodiluma{0}}izturīgiem materiāliem ir kopīgas šādas īpašības:
Augsta kristāliskums
Augsts modulis
Zema virsmas enerģija (ar eļļošanas komponentiem)
Citiem vārdiem sakot, nodiluma testi:
Vai virsma var izturēt ārējos bojājumus?
Bet nogurums seko pavisam citai loģikai.
Nogurums rodas materiālā un ir kumulatīvs process.
Katrs pārnesuma ieslēgšanās būtībā ir niecīgs lieces un stiepšanās cikls.
Tas ir labi, lai skatītos vienu reizi, bet problēma ir...
Šī darbība tiks atkārtota simtiem tūkstošu vai pat miljonu reižu
Kas notiek materiāla iekšpusē šī procesa laikā?
Molekulārā ķēde tiek atkārtoti izstiepta un atsitiena.
Lokalizētos reģionos notiek neatgriezeniska deformācija.
Mikroskopiski defekti pakāpeniski palielinās līdz plaisām.
Sākumā jūs nepamanīsit nekādas izmaiņas.
Bet, kad plaisa izaug līdz noteiktam kritiskam izmēram-
Makro izpausme ir: pēkšņs plīsums.
Tāpēc galvenais jautājums nav "kāpēc tas salūza", bet gan:
“Nodiluma pārbaudes” izmantošana, lai jau no paša sākuma novērtētu “noguruma{0}}dominējošo” darbības stāvokli, ir pilnīgi nepiemērota.
02
Kāpēc "uzlabota nodilumizturība" faktiski izraisa biežākas noguruma kļūmes?
Pareizi iedalot problēmas kategorijās, jūs pamanīsit parādību, kas ir pretrunā intuīcijai, taču ir ļoti izplatīta starp labiem{0}}uzņēmumiem:
Daudzas metodes nodilumizturības uzlabošanai būtiski apdraud materiāla noguruma izturību.
Tā nav nejaušība; to nosaka struktūra.
1. Jo augstāka ir kristāliskums, jo mazāk kustīgi kļūst ķēdes segmenti.
Kāpēc tādiem materiāliem kā POM, PBT un PET ir lieliska nodilumizturība?
Molekulārās ķēdes ir sakārtotas ļoti kompaktā un labi{0}}definētā struktūrā.
Ārējiem cilvēkiem ir ārkārtīgi grūti iekļūt šajā vidē.
Bet tur ir problēma.
Periodiskas slodzes laikā materiālam jāveic viens uzdevums:
Enerģija tiek atbrīvota caur molekulāro ķēžu mikroskopisko kustību.
Tomēr problēma ar augstas{0}kristāliskuma struktūru ir:
Segments ir saistīts.
Bezmaksas apjoms ir mazs.
Lokāli bufera vietas gandrīz nav
Rezultāts ir:
Kad tiek pielietots ārējs spēks, tam nav vietas, kur tas izkliedējas,{0}}tāpēc tas koncentrējas tikai noteiktos ķēdes posmos-un galu galā izraisa galvenās ķēdes pārrāvumu.
2. Pildviela bieži saasina problēmu.
Daudzi formulēšanas inženieri intuitīvi uzskata, ka:
Nodilumizturībai → Pievienojiet cietēšanas špakteli
Piemēram, stikla šķiedra, oglekļa šķiedra un neorganiskie pulveri.
Īstermiņā šī pieeja ir pamatota:
Virsma ir cietāka
Uzlabota izturība pret skrāpējumiem
Bet kas notiek ar šiem elementiem noguruma apstākļos?
stresa cēlējs
Iemesls ir vienkāršs:
Sveķi ir "deformējami".
Pildviela "būtībā nav{0}}deformējama".
Atkārtotas slodzes gadījumā saskarne starp abām sastāvdaļām piedzīvo ievērojamu bīdes spriegumu.
Kas notiek laika gaitā?
Interfeisa atslāņošanās
Veidojiet mikrocaurumus
Plaisa sāk izplatīties no pildvielas malas.
Visbeidzot, tas, ko novērojat pie lūzuma virsmas, nav viendabīgs lūzums.
Drīzāk tas ir tipisks noguruma plaisas gadījums, kas attīstās iekšēji.
Lai apkopotu šo sadaļu, to var apkopot vienā teikumā:
Jūsu mērķis ir padarīt materiālu "izturīgāku pret skrāpējumiem-" un "stingrāku", taču noguruma izturībai precīzi ir nepieciešams, lai tas būtu "dinamisks un spējīgs izkliedēt enerģiju".
03
Kā šo pretrunu var atrisināt no inženiertehniskā viedokļa?
Ražojot tādas sastāvdaļas kā zobrati, gultņi vai bīdāmie savienojumi, klientu prasības parasti ir vienkāršas:
Tas nedrīkst būt ne bojāts, ne salauzts!
Lūk, problēma:
Kā mēs varam panākt līdzsvaru starp "stingrību" un "noturību"?
1. pieeja: tā vietā, lai palielinātu tikai cietību, vispirms koncentrējieties uz berzes samazināšanu.
Ja visas pūles koncentrējat uz "materiāla izturības pret griešanu uzlabošanu",
Sistēmu ir viegli virzīt uz trajektoriju "augsta stingrība → zems nogurums".
Izmēģiniet citu pieeju:
Tā vietā, lai tieši pretotos berzei, samaziniet berzi.
Kā tieši tas būtu jādara?
Pievienojiet eļļošanas fāzi, kuras pamatā ir silikons{0}}
Pievienojiet īpaši -augstas molekulmasas PE mikro-pulveri
Pašeļļošanas{0}}sistēmas izstrāde
Šo priekšmetu īpašības ir šādas:
✔ Būtiski nepalielina moduli
✔ Tomēr tas var veidot zemu bīdes slāni uz virsmas
Rezultāts ir:
Daļa ārējā spēka tiek "izslīdēta", nevis "iegriezta".
Noguruma radītais kaitējums ir daudz mazāks.
② pieeja: izveidojiet "enerģijas patēriņa struktūru", nevis paļaujieties uz vienu materiālu
Tieši šeit daudzas modifikācijas rūpnīcas demonstrē savu patieso tehnisko kompetenci.
Kodols nav "更强", bet gan:
Nodrošiniet materiālā vietu enerģijas izkliedēšanai.
Tipiskā pieeja ir:
Kā sakausējuma sistēma, piemēram, POM/TPU
POM piedāvā stingrību un nodilumizturību.
TPU nodrošina elastību un enerģijas izkliedi.
Kad plaisa izplatās:
Kad ir sastapta elastīgā fāze...
Enerģija tiek absorbēta.
Plaisas ir pasivētas vai pat pārtrauktas.
Jūs varat upurēt nelielu nodilumizturības daļu.
Tomēr tas izraisīja ievērojamu dzīves ilguma pieaugumu noguruma dēļ.
3. pieeja: ja budžets atļauj, izmantojiet materiālus ar pareizu struktūru tieši.
Daži materiāli šo pretrunu atrisina pēc savas molekulārās struktūras.
piemēram PEEK.
Tās noteicošā iezīme nav "atsevišķs rādītājs, kas būtu īpaši ārkārtējs".
Drīzāk tam vienlaikus piemīt šādas strukturālās īpašības:
Stingras vienības (aromātiskie gredzeni, ketonu grupas)
Elastīgā saite (ētera saite)
Rezultāts ir:
Gan izturīgs, gan{0}}nodilumizturīgs
piemīt arī noteikta segmentālā mobilitāte
Tātad jūs to atradīsit:
Daudzi augstas klases dinamiskie komponenti (izmanto aviācijā un medicīnā),
Visbeidzot, pēc riņķošanas atpakaļ, mēs atgriežamies pie šiem materiāliem.
Tas nav tāpēc, ka tas ir dārgs, bet gan tāpēc, ka:
Lētu materiālu "strukturālos defektus" ir grūti pilnībā kompensēt, izmantojot tikai formulējumu.
Šāda veida problēmu galvenā problēma nav "nepareizu materiālu izmantošana", bet gan:
Vērtēšanas sistēma tika izmantota nepareizi.
Nodilums ir enerģijas mijiedarbība starp virsmām.
Nogurums ir iekšējās enerģijas uzkrāšanās.
Ja koncentrējaties tikai uz vienas TDS metrikas optimizēšanu,
Ir viegli sasniegt pilnību vienā dimensijā, vienlaikus pilnībā zaudējot kontroli citā.
Patiesi pieredzējuši inženieri nekoncentrējas uz "vienas metrikas optimizēšanu"; tā vietā to mērķis ir:
Atrodiet līdzsvaru starp stingrību, stingrību, berzi un enerģijas izkliedi, kas nodrošina ilgtermiņa veiktspēju.
Ja kādreiz esat saskāries ar šo:
Sākotnējā pārbaude noritēja raiti; tomēr radās problēmas saistībā ar produkta kalpošanas laiku pēc tā nodošanas ekspluatācijā.
Īpaši tas-
Situācija, kad "diez vai vajadzēja slīpēt, bet tomēr salūza".
Visticamāk, tā nav nejaušība, bet gan tipiska{0}}noguruma izraisīta kļūme.
Cieši apskatiet lūzumu mikroskopā{0}}atbilde bieži vien jau ir tur.