Mitte kaua aega tagasi küsis insener minult:
Neil on POM-i käik ja esialgne valideerimisprotsess on kulgenud sujuvalt.
Viidi läbi kaks kulumistestimist, mis näitasid minimaalseid mõõtmete muutusi ja suurepäraseid pinnaseisundeid, mis kinnitasid, et materjalil ei esine olulisi kulumisprobleeme.
Kuid hiljutiste kogu{0}}masina eluea katsete käigus, mis viidi läbi pärast ligikaudu 200 000 tsüklini jõudmist, hakkasid mitmel proovil ilmnema hammaste purunemine märkimisväärselt ühtlastes kohtades.
Praegu on kogukonnas arutelusid: mõned omistavad selle töötlemise pingele, teised konstruktsiooni vigu, samas kui kolmandad kahtlustavad materjalipartiide erinevusi.
Ta esitas väga hea küsimuse-
Kui materjalil oli tõesti probleeme, siis miks andis eelmine kulumiskatse nii suurepäraseid tulemusi?
See on tegelikult väga levinud probleem ja paljud meeskonnad satuvad sellesse.
See, millele see tõesti viitab, ei ole konkreetse parameetri anomaalia, vaid pigem fundamentaalne kognitiivne eksiarvamus.
Miks muutub suurepärase kulumiskindlusega materjal reaalsetes töötingimustes -väsimuse tõttu tõenäolisemaks?
01
Paljud inimesed mõistavad "probleemi tüüpi" algusest peale valesti.
Kui enamik inimesi kohtab kirjeldust "väike kulumine + järgnev luumurd", on nende esimene reaktsioon tuvastada kõrvalekalle.
Kas see materjalipartii on ebastabiilne? Kas töötlemisega on probleeme? Või on testimistingimused vastuolulised?
Aga kui te probleemi lahendate, saate tegelikult aru, et ...
Kulumine ja väsimus ei ole põhimõtteliselt sama kategooria probleemid.
Kulumine on sisuliselt pinnanähtus.
Seda võib mõelda kui materjali pinda pidevalt "lõigatakse" ja "kriimustatakse".
Milliseid materjale on vaja selle protsessi vastupidamiseks?
See on lihtne: kõva, tihe ja raskesti läbitav.
Tsitaat: Abrasiivsete kulumismehhanismide uuring ja omadused
Nagu näete, on paljudel{0}}kulumiskindlatel materjalidel järgmised omadused:
Kõrge kristallilisus
Kõrge moodul
Madal pinnaenergia (koos määrdekomponentidega)
Teisisõnu, kulumistestid on järgmised:
Kas pind talub väliseid kahjustusi?
Kuid väsimus järgib hoopis teist loogikat.
Väsimus ilmneb materjali sees ja on kumulatiivne protsess.
Iga käigu sisselülitamine on sisuliselt väike painutamise ja venitamise tsükkel.
See sobib ühekordseks vaatamiseks, kuid probleem on...
Seda toimingut korratakse sadu tuhandeid või isegi miljoneid kordi
Mis toimub selle protsessi käigus materjali sees?
Molekulaarne ahel läbib korduva venitamise ja tagasilöögi.
Lokaliseeritud piirkondades ilmneb pöördumatu deformatsioon.
Mikroskoopilised defektid suurenevad järk-järgult pragudeks.
Alguses ei märka te mingeid muudatusi.
Aga kui pragu kasvab teatud kriitilise suuruseni-
Makro ilming on: äkiline rebend.
Seetõttu pole võtmeküsimus mitte "miks see katki läks", vaid pigem:
"Kulumistesti" kasutamine "väsimuse{0}}domineeriva tööseisundi hindamiseks algusest peale on põhimõtteliselt sobimatu.
02
Miks "paranenud kulumiskindlus" põhjustab tegelikult sagedasemaid väsimustõrkeid?
Kui olete probleemid õigesti kategoriseerinud, märkate nähtust, mis trotsib intuitsiooni, kuid on kõrge{0}}skooriga juhtumite hulgas väga levinud:
Paljud kulumiskindluse parandamise meetodid kahjustavad oluliselt materjali väsimuskindlust.
See pole juhus; selle määrab struktuur.
1. Mida suurem on kristallilisus, seda vähem liikuvaks muutuvad ahela segmendid.
Miks on materjalidel nagu POM, PBT ja PET suurepärane kulumiskindlus?
Molekulaarahelad on paigutatud väga kompaktsesse ja{0}}hästi määratletud struktuuri.
Autsaideritel on sellesse keskkonda väga raske tungida.
Kuid selles peitubki probleem.
Perioodilise stressi korral peab materjal täitma ühe ülesande:
Energia vabaneb molekulaarahelate mikroskoopilisel liikumisel.
Kuid kõrge{0}kristallilisusega struktuuri probleem on järgmine:
Segment on seotud.
Vaba maht on väike.
Lokaalselt puhverruumi peaaegu pole
Tulemuseks on:
Välise jõu rakendamisel ei ole sellel kohta, kus see hajub,{0}}nii koondub see ainult ahela teatud segmentidesse-ja põhjustab lõpuks peaahela katkemise.
2. Täiteaine süvendab sageli probleemi.
Paljud koostise insenerid usuvad intuitiivselt, et:
Kulumiskindluse tagamiseks → Lisage kõvenev täiteaine
Näiteks klaaskiud, süsinikkiud ja anorgaanilised pulbrid.
Lühiajalises perspektiivis on see lähenemisviis mõistlik:
Pind on kõvem
Suurenenud kriimustuskindlus
Aga mis juhtub nende elementidega väsimuse tingimustes?
stressi tõstja
Põhjus on lihtne:
Vaik on "deformeeruv".
Täiteaine on "põhimõtteliselt mitte{0}}deformeeritav".
Korduva koormuse korral kogeb kahe komponendi vaheline liides märkimisväärset nihkepinget.
Mis aja jooksul juhtub?
Liidese delaminatsioon
Moodustage mikroaugud
Pragu hakkab levima täiteaine servast.
Lõpuks, see, mida te murrupinnal näete, ei ole ühtlane murd.
Pigem on tegemist tüüpilise sisemiselt tekkiva väsimusmõraga.
Selle jaotise kokkuvõtteks võib selle kokku võtta ühe lausega:
Teie eesmärk on muuta materjal "kriimustuskindlamaks-" ja "jäigamaks", kuid väsimuskindlus nõuab täpselt, et see oleks "dünaamiline ja võimeline energiat hajutama".
03
Kuidas saab seda vastuolu inseneri vaatenurgast lahendada?
Komponentide, nagu hammasrattad, laagrid või libisevad liigendid, valmistamisel on klientide nõuded tavaliselt lihtsad:
See ei tohi olla kahjustatud ega katki!
Nii et siin on probleem:
Kuidas saavutada tasakaal "jäikuse" ja "vastupidavuse" vahel?
1. lähenemisviis: ainult kõvaduse suurendamise asemel keskenduge esmalt hõõrdumise vähendamisele.
Kui suunate kõik oma jõupingutused "materjali lõikekindluse parandamisele",
Süsteemi on lihtne juhtida trajektoorile "kõrge jäikus → väike väsimus".
Proovige teistsugust lähenemist:
Selle asemel, et otse hõõrdumisele vastu seista, vähendage hõõrdumist.
Kuidas seda täpselt peaks tegema?
Lisage silikoon{0}}põhine määrdefaas
Lisage ülikõrge molekulmassiga PE-mikro-pulber
Isemäärduva{0}}süsteemi väljatöötamine
Nende esemete omadused on järgmised:
✔ Ei tõsta oluliselt moodulit
✔ Siiski võib see pinnale moodustada väikese nihkekihi
Tulemuseks on:
Osa välisjõust "libiseb maha", mitte "lõigatakse sisse".
Väsimuse tekitatud kahju on märksa väiksem.
Lähenemisviis ②: ühele materjalile tuginemise asemel töötage välja "energiatarbimise struktuur".
Just see on koht, kus paljud modifitseerimistehased näitavad oma tõelist tehnilist asjatundlikkust.
Tuum ei ole "更强", vaid pigem:
Jätke materjali sees ruumi energia hajutamiseks.
Tüüpiline lähenemine on järgmine:
Sulamisüsteemina, näiteks POM/TPU
POM pakub jäikust ja kulumiskindlust.
TPU tagab elastsuse ja energia hajutamise.
Kui pragu levib:
Kui paindlik faas on käes...
Energia neeldub.
Praod passiveeritakse või isegi lõpetatakse.
Võite ohverdada väikese kulumiskindluse.
Selle tulemuseks oli aga väsimusest tingitud oodatava eluea märgatav pikenemine.
3. lähenemisviis: kui eelarve lubab, kasutage otse õige struktuuriga materjale.
Mõned materjalid lahendavad selle vastuolu oma molekulaarstruktuuri kaudu.
näiteks PEEK.
Selle määrav tunnus ei ole "üks näitaja, mis oleks eriti äärmuslik".
Pigem on sellel samaaegselt järgmised struktuurilised omadused:
Jäigad üksused (aromaatsed ringid, ketoonirühmad)
Paindlik side (eetri side)
Tulemuseks on:
Nii tugev kui ka kulumiskindel-
näitab ka teatud segmentaalset liikuvust
Nii et leiate selle:
Paljud tipptasemel{0}}dünaamilised komponendid (kasutatakse lennunduses ja meditsiinirakendustes),
Lõpuks, pärast tagasitiirutamist, pöördume tagasi nende materjalide juurde.
Seda mitte sellepärast, et see on kallis, vaid sellepärast, et:
Odavate materjalide "struktuurivigu" on ainult koostisega raske täielikult kompenseerida.
Seda tüüpi probleemide põhiprobleem ei ole "valede materjalide kasutamine", vaid pigem:
Hindamissüsteemi kasutati valesti.
Kulumine on energia interaktsioon pindade vahel.
Väsimus on sisemise energia kogunemine.
Kui keskendute TDS-is ainult ühe mõõdiku optimeerimisele,
Ühes dimensioonis on lihtne jõuda täiuslikkuseni, teises aga täielikult kontrolli kaotada.
Tõeliselt kogenud insenerid ei keskendu "ühe mõõdiku optimeerimisele"; selle asemel on nende eesmärk:
Leidke tasakaalupunkt jäikuse, sitkuse, hõõrdumise ja energia hajumise vahel, mis tagab pikaajalise{0}}jõudluse.
Kui olete sellega kunagi kokku puutunud:
Esialgne testimine kulges sujuvalt; kuid pärast kasutuselevõttu tekkisid probleemid seoses toote elueaga.
Eriti see-
Olukord, kus "vaevalt lihvimist vajas, aga läks ikkagi katki."
Tõenäoliselt pole see juhus, vaid pigem tüüpiline väsimusest{0}}indutseeritud rike.
Vaadake luumurdu mikroskoobi all hoolikalt{0}}vastus on sageli juba olemas.