Геометрические факторы при испытаниях магния на усталость

24.01.2017

Эффекты размера и формы. Ранее упоминалось о некоторых эффектах, связанных с размерами и формой образцов при усталостных испытаниях а) чем меньше образец, тем обычно выше предел выносливости, б) этот эффект более четко выражен при испытаниях на изгиб; в) циклическая прочность при испытаниях на изгиб ниже у плоских или трубчатых образцов по сравнению с круглыми образцами.
Бухман приводит некоторые характерные данные, касающиеся пунктов «б» и «в»; так, на рис. 247 показано влияние размеров ii формы образцов в случае прессованных изделий из сплава AZM, а в табл. 68 приведены некоторые данные, полученные на образцах различных размеров, изготовленных из некоторых листовых сплавов в прокатанном и протравленном состояниях.
Геометрические факторы при испытаниях магния на усталость

Влияние чистоты обработки поверхности. Как известно, циклическая прочность зависит от чистоты обработки поверхности образцов. Бухман нашел, что отношение значений циклической прочности для полированных образцов и для образцов с необработанной поверхностью, так называемый «индекс поверхности», для литых образцов составляет 1,3—2,0, а для прокатанных образцов 1,2—1,6. Травление в кислоте уменьшает циклическую прочность, а обдувка песком или дробью сохраняет циклическую прочность, по крайней мере, на уровне полированных образцов.
Геометрические факторы при испытаниях магния на усталость
Геометрические факторы при испытаниях магния на усталость

Несколько позже Браун провел важное исследование усталостных свойств магния, заключающееся в изучении влияния чистоты обработки поверхности на циклическую прочность прессованного сплава ZW3 (Mg — 3% Zn — 0,6% Zr) при испытании на изгиб с вращением. Некоторые результаты исследования представлены в табл. 69. Механически полированные образцы показали весьма большой разброс, для электролитически полированных образцов разброс оказался значительно меньше.
Геометрические факторы при испытаниях магния на усталость

Приведенные в табл. 69 значения соответствуют верхней границе полосы разброса, которая имела место в предыдущих испытаниях. При этом никакого влияния размеров образца не было обнаружено для диаметров диапазоном 6,1—8,4 мм.
На рис 248 приведены результаты определения профиля поверхности в продольном направлении. Из рисунка следует, что шлифовка бумагой 1/G оказалась менее опасной чем можно было ожидать, учитывая чувствительность к надрезу. Однако снижение циклической прочности с увеличением шероховатости поверхности все же имеет место.
Геометрические факторы при испытаниях магния на усталость

Влияние надрезов. Два типа надрезов использовали при лабораторных испытаниях:
а) U-образный надрез с номинальным рассчитанным коэффициентом концентрации напряжений, равным около 2 (фактически 1.8);
б) V-образный надрез с номинальным рассчитанным коэффициентом концентрации напряжений, равным около 3 (фактически 2,8 в соответствии со стандартной резьбой в 3/16'').
Используя эти надрезы, Мак-Дональд составил диаграммы, характеризующие чувствительность к надрезу ряда литейных и деформируемых магниевых сплавов (рис. 249). В общем можно считать, что литейные сплавы не показывают значительной чувствительности к U-образному надрезу. В сплавах MSR и деформируемых сплавах этот эффект в общем выражен более отчетливо. Значения, полученные Dow Chemical Co на сплавах типа Mg—Al, как литых, так и деформируемых, соответствуют фактору надреза около 3/5 и 1/3 для коэффициентов концентрации напряжений 2 и 5 соответственно (под фактором над реза понимается отношение пределов выносливости, определенных на образцах с надрезом и гладких образцах). Значения для образцов с надрезом и коэффициентом концентрации напряжений 2 по американским данным ниже, чем соответствующие значения по английским данным, однако оказывается вероятным, исходя из имеющихся данных, что более острые надрезы с коэффициентом концентрации напряжений 3 и более действуют в направлении выравнивания циклической прочности, вследствие чего при этих условиях трудно отдать предпочтение какому-либо из сплавов.