Жақында бір инженер менен сұрады:
Оларда POM берілістері бар және бастапқы тексеру процесі бірқалыпты өтті.
Тозуды сынаудың екі раунды жүргізілді, ол материалдың тозуының маңызды мәселелерін көрсетпейтінін растай отырып, минималды өлшемдік өзгерістер мен бетінің тамаша күйін көрсетті.
Дегенмен, шамамен 200 000 циклге жеткеннен кейін -жақында жүргізілген машинаның қызмет ету мерзіміне қатысты сынақтар кезінде бірнеше үлгіде айтарлықтай тұрақты орындарда тіс сынуы байқала бастады.
Қазіргі уақытта қауымдастық арасында кейбір пікірталастар бар: кейбіреулері оны өңдеу стрессімен байланыстырады, басқалары құрылымдық дизайндағы кемшіліктермен байланыстырады, ал басқалары материал топтамаларының өзгеруіне күдіктенеді.
Ол өте жақсы сұрақ қойды-
Егер материалда шынымен ақаулар болса, неліктен алдыңғы тозу сынағы осындай тамаша нәтиже берді?
Бұл шын мәнінде өте кең таралған мәселе және оған көптеген командалар түседі.
Бұл нақты параметр аномалиясы емес, іргелі когнитивті қате түсінікті көрсетеді.
Неліктен тозуға тамаша төзімділік көрсететін материал нақты жұмыс жағдайында-шаршау ақауына көбірек бейім болады?
01
Көптеген адамдар «мәселенің түрін» басынан бастап қателеседі.
Көптеген адамдар «аз тозу + кейінгі сыну» сипаттамасына тап болған кезде, олардың бірінші реакциясы ауытқуды анықтау болып табылады.
Материалдың бұл партиясы тұрақсыз ба? Өңдеуге қатысты мәселелер бар ма? Немесе тестілеу шарттары сәйкес келмей ме?
Бірақ егер сіз мәселені шешсеңіз, сіз шынымен түсінесіз ...
Тозу және шаршау негізінен мәселелердің бір санаты емес.
Тозу, мәні бойынша, беткі құбылыс.
Сіз оны материалды беттің үздіксіз «кесіліп» және «тырналатын» түрі ретінде қарастыра аласыз.
Бұл процеске төтеп беру үшін қандай материалдар қажет?
Бұл қарапайым: қатты, тығыз және кесу қиын.
Дәйексөз: абразивті тозу механизмдерін зерттеу және сипаттамалары
Көріп отырғаныңыздай, тозуға төзімді көптеген материалдар{0}}осы сипаттамаларға ие:
Жоғары кристалдылық
Жоғары модуль
Төмен беттік энергия (майлау компоненттерімен)
Басқаша айтқанда, тозу сынақтары келесідей:
Беткі сыртқы зақымға төтеп бере ала ма?
Бірақ шаршау мүлдем басқа логикаға бағынады.
Шаршау материалдың ішінде пайда болады және жинақталған процесс.
Әрбір тісті беріліс шын мәнінде иілу мен созудың шағын циклі болып табылады.
Бұл бір рет қарау үшін жақсы, бірақ мәселе ...
Бұл әрекет жүздеген мың, тіпті миллиондаған рет қайталанады
Бұл процесс кезінде материалдың ішінде не болады?
Молекулярлық тізбек қайталанатын созылу мен кері серпілуге ұшырайды.
Қайтымсыз деформация локализацияланған аймақтарда орын алады.
Микроскопиялық ақаулар біртіндеп жарықтарға айналады.
Алдымен сіз ешқандай өзгерістерді байқамайсыз.
Бірақ жарықшақ белгілі бір сыни өлшемге жеткенде-
Макрокөрініс: кенеттен үзілу.
Сондықтан негізгі мәселе «неліктен бұзылды» емес, керісінше:
Басынан бастап "шаршау-басымды" жұмыс жағдайын бағалау үшін "тозуға сынауды" пайдалану мүлдем орынсыз.
02
Неліктен «жақсартылған тозуға төзімділік» шын мәнінде жиі шаршау ақауларына әкеледі?
Мәселелерді дұрыс санаттағаннан кейін, интуицияға қарсы келетін, бірақ-жоғары ұпай алған жағдайлардың арасында өте кең таралған құбылысты байқайсыз:
Тозуға төзімділікті арттырудың көптеген әдістері материалдың шаршауға төзімділігін айтарлықтай төмендетеді.
Бұл кездейсоқ емес; құрылымымен анықталады.
1. Кристаллдық неғұрлым жоғары болса, тізбек сегменттері соғұрлым аз қозғалады.
Неліктен POM, PBT және PET сияқты материалдар тамаша тозуға төзімділік көрсетеді?
Молекулярлық тізбектер өте ықшам және жақсы анықталған құрылымда- орналасқан.
Бөтен адамдардың бұл ортаға енуі өте қиын.
Бірақ мәселе сонда.
Мерзімді стресске ұшыраған кезде материал бір тапсырманы орындауы керек:
Энергия молекулалық тізбектердің микроскопиялық қозғалысы арқылы бөлінеді.
Дегенмен, жоғары кристалды құрылымға қатысты мәселе:{0}}
Сегмент байланыстырылған.
Бос көлем аз.
Жергілікті жерде буферлік кеңістік жоқтың қасы
Нәтиже:
Сыртқы күш қолданылғанда, оның тарайтын жері жоқ-, осылайша ол тек тізбектің белгілі бір сегменттерінде шоғырланады-және ақырында негізгі тізбектің үзілуіне әкеледі.
2. Толтырғыш көбінесе мәселені күшейтеді.
Көптеген құрастыру инженерлері интуитивті түрде сенеді:
Тозуға төзімділік үшін → Қатайтатын толтырғышты қосыңыз
Мысалы, шыны талшық, көміртекті талшық және бейорганикалық ұнтақтар.
Қысқа мерзімді перспективада бұл тәсіл дұрыс:
Беті қаттырақ
Жақсартылған сызатқа төзімділік
Бірақ шаршау жағдайында бұл элементтермен не болады?
стресс көтергіш
Себебі қарапайым:
Шайыр «деформацияланатын» болып табылады.
Толтырғыш "негізінен-деформацияланбайды".
Қайталанатын жүктеме кезінде екі компонент арасындағы интерфейс айтарлықтай ығысу кернеуіне ұшырайды.
Уақыт өте келе не болады?
Интерфейстің деламинациясы
Микротесіктерді қалыптастырыңыз
Жарық толтырғыштың шетінен тарай бастайды.
Ақырында, сынық бетінде байқаған нәрсе біркелкі сынық емес.
Керісінше, бұл іште дамитын шаршау сызатының әдеттегі жағдайы.
Бұл бөлімді қорытындылау үшін оны бір сөйлеммен қорытындылауға болады:
Сіз материалды "сызаттарға-төзімді" және "қатты" етуді мақсат етесіз, бірақ шаршауға төзімділік оның "динамикалық және энергияны таратуға қабілетті" болуын дәл талап етеді.
03
Бұл қайшылықты инженерлік тұрғыдан қалай шешуге болады?
Тісті доңғалақтар, мойынтіректер немесе жылжымалы қосылыстар сияқты құрамдас бөліктерді өндіру кезінде тұтынушы талаптары әдетте қарапайым:
Ол зақымданбауы немесе сынбауы керек!
Мәселен, міне, мәселе:
«Қаттылық» пен «тұрақтылық» арасындағы тепе-теңдікті қалай сақтай аламыз?
1-тәсіл: Тек қаттылықты арттырудың орнына, алдымен үйкелісті азайтуға назар аударыңыз.
Егер сіз барлық күш-жігеріңізді «материалдың кесуге төзімділігін арттыруға» бағыттасаңыз,
Жүйені «жоғары қаттылық → төмен шаршау» траекториясына бағыттау оңай.
Басқа тәсілді қолданып көріңіз:
Үйкеліске тікелей қарсы тұрудың орнына, үйкелісті азайтыңыз.
Мұны нақты қалай жасау керек?
Силикон негізіндегі майлау фазасын- қосыңыз
Ультра{0}}жоғары молекулалық PE микро-ұнтағын қосыңыз
Өздігінен майлау{0}}жүйесін әзірлеу
Бұл заттардың сипаттамалары:
✔ Модульді айтарлықтай арттырмайды
✔ Дегенмен, ол бетінде төмен ығысу қабатын құра алады
Нәтиже:
Сыртқы күштің бір бөлігі «кесіп» емес, «тайып кетеді».
Шаршаудан болатын зиян әлдеқайда аз.
Тәсіл ②: бір материалға сүйенбей, «энергияны тұтыну құрылымын» дамыту
Дәл осы жерде көптеген модификациялық зауыттар өздерінің шынайы техникалық тәжірибесін көрсетеді.
Өзегі «更强» емес, керісінше:
Материалдың ішінде энергияның таралуы үшін бос орын беріңіз.
Типтік тәсіл:
Қорытпа жүйесі ретінде, мысалы, POM/TPU
POM қаттылық пен тозуға төзімділікті ұсынады.
TPU серпімділік пен энергияның таралуын қамтамасыз етеді.
Жарық тараған кезде:
Икемді кезең кездескеннен кейін...
Энергия сіңіріледі.
Жарықтар пассивтелген немесе тіпті тоқтатылған.
Сіз тозуға төзімділіктің аз мөлшерін құрбан ете аласыз.
Дегенмен, бұл шаршау салдарынан өмір сүру ұзақтығының айтарлықтай артуына әкелді.
3-тәсіл: Егер бюджет рұқсат етсе, дұрыс құрылымы бар материалдарды тікелей пайдаланыңыз.
Кейбір материалдар бұл қайшылықты олардың молекулалық құрылымы арқылы шешеді.
мысалы PEEK.
Оның айқындаушы ерекшелігі «бір ғана көрсеткіш ерекше экстремалды» емес.
Керісінше, ол бір уақытта келесі құрылымдық сипаттамаларға ие:
Қатты бірліктер (хош иісті сақиналар, кетон топтары)
Икемді байланыс (эфирлік байланыс)
Нәтиже:
Күшті және тозуға- төзімді
сонымен қатар белгілі бір сегменттік ұтқырлықты көрсетеді
Сонымен, сіз мынаны табасыз:
Көптеген жоғары деңгейлі динамикалық құрамдас-(авиациялық және медициналық қолданбаларда пайдаланылады),
Ақырында, кері айналдырғаннан кейін біз осы материалдарға ораламыз.
Бұл қымбат болғандықтан емес, себебі:
Қымбат емес материалдардың «құрылымдық ақауларын» тек құрастыру арқылы толық өтеу қиын.
Бұл мәселенің негізгі мәселесі «қате материалдарды пайдалану» емес, керісінше:
Бағалау жүйесі қате қолданылған.
Тозу - бұл беттер арасындағы энергияның өзара әрекеттесуі.
Шаршау - бұл ішкі энергияның жинақталуы.
TDS ішіндегі жалғыз көрсеткішті оңтайландыруға ғана назар аударсаңыз,
Бір өлшемде кемелдікке жету оңай, ал екіншісінде бақылауды толығымен жоғалту.
Шынайы тәжірибелі инженерлер «бір метриканы оңтайландыруға» назар аудармайды; орнына олар мыналарды мақсат етеді:
Ұзақ мерзімді өнімділікті қамтамасыз ететін қаттылық, қаттылық, үйкеліс және энергия шығыны арасындағы тепе-теңдік нүктесін табыңыз-.
Егер сіз мұны кездестірсеңіз:
Бастапқы тестілеу қиындықсыз өтті; дегенмен, өнім пайдалануға берілгеннен кейін оның қызмет ету мерзіміне қатысты мәселелер туындады.
Әсіресе бұл-
«Ол әрең ұнтақтауды қажет етпейтін, бірақ бәрібір бұзылған» жағдай.
Бұл кездейсоқтық емес, әдеттегі шаршау{0}}қабылданған сәтсіздік болуы мүмкін.
Сынықты микроскоппен мұқият қараңыз{0}}жауап жиі кездеседі.