Ruperile materialelor metalice

  • View
    16

  • Download
    6

Embed Size (px)

Text of Ruperile materialelor metalice

Ruperile materialelor metalice

Ruperea este fenomenul de fragmentare a unui corp atunci cnd starea de tensiuni este incompatibil cu capacitatea de deformare.Criterii de clasificare ale ruperii:1) Dup modul cristalografic de rupere (ruperea la scar atomic): a) rupere prin smulgere(clivaj), figura 5.6, reprezint ruperea legturilor dintre atomi pe direcie perpendicular pe planul suprafeei de rupere i la care condiia ruperii este: >r i B prima fisur conduce direct la rupere;2) G f rezultatul firesc fiind decelerarea propagrii fisurilor i oprirea ruperii. Rezult deci c deformrile plastice la nivelul fisurii: 1) mresc tenacitatea materialului care este identic cu capacitatea de a se opune propagrii fisurii. 2) mresc raza de curbur la vrful fisurii rezult c acuitatea fisurii scade (concentrator i grad de triaxialitate). n funcie de aceast capacitate a materialelor metalice(de a suferi deformri plastice la vrful fisurii) ele se clasific n:

1) materiale de nalt rezisten: - oeluri cu Re>1250 N/mm2; - aliaje de aluminiu (Al) cu Re>560 N/mm2; - aliaje de titan (Ti) cu Re>750 N/mm2.

2) materiale de medie rezisten: - oeluri cu Re=630 1250 N/mm2; - aliaje de aluminiu (Al) cu Re=210 560 N/mm2; - aliaje de titan (Ti) cu Re=385 750 N/mm2.

3) materiale de joasa rezisten: .Observaii: 1) Clasificarea este relativ i corespunde caracteristicilor mecanice la t0=200C,deoarece comportarea la rupere este dependent de temperatur. 2) Teoria ruperii materialelor liniar-elastice cu luarea n consideraie i a deformrii plastice la vrful fisurii se aplic numai materialelor de nalt rezisten, care pot fi considerate materiale fragile reale. 3) Aceast teorie nu se aplic materialelor de medie i joas rezisten, materiale denumite curent ductile(la temperatura ambiant).b) Formarea i propagarea fisurilor la ruperea ductil. Germinarea microfisurilor are loc prin aceleai mecanisme expuse la ruperea fragil. Microfisurile se numesc micropori. Formarea lor are loc prin aglomerarea dislocaiilor la interfaa cu incluziuni. Justificarea: metalele pure au gtuire ~100% fa de cele tehnice la care Z este mult mai mic (vezi i ruperea con-cup). Propagarea fisurilor are loc prin coalescena microporilor;nu se produce la o tensiune bine definit ca ruperea fragil ci treptat la tensiuni din ce n ce mai mari(materialele reale se ecruiseaz) rezultnd c propagarea ruperii ductile are deci un caracter stabil.c) Deplasarea de deschidere a fisurii. Criteriu DCVF. n cazul materialelor de medie rezisten, prezena enclavei plastice la vrful fisurii, permite suprafeelor de rupere s se deplaseze independent de micarea vrfului,respectiv fr deplasarea acestuia pe direcia x. Aceast micare relativ a suprafeelor de rupere determin la vrful fisurii o deplasare de deschidere a fisurii =2v (figura 8).

Figura 8. Deplasarea deschiderii fisurii

Procesul ruperii fiind legat de deformarea plastic rezult c un criteriu de propagare a fisurii trebuie sa fie legat de mrimea deformrii plastice la vrful fisurii. Observaie. Dac R crete, acuitatea concentratorului i gradul de triaxialitate scade. Stabilirea acestui criteriu se face conform celor prezentate n figura 9.

Figura 9. Influena mrimii deformrii plastice a vrfului fisurii asupra propagrii fisurii

Fisura ncepe s se propage cnd se rupe prima epruvet imaginar, care va antrena ruperea urmtoarelor. Considernd momentul anterior ruperii-gtuirea,rezult fisura care va avea o deplasare de deschidere critic c sau DCVF care este o important caracteristic de material (ca i kI,c). Observaie. Cele mai simple metode pentru luarea n considerare a efectelor plastice de la vrful fisurii s-au dezvoltat n cadrul teoriei elasticitii i constau n introducerea unor corecii ale relaiilor din teoria ruperii corpului liniar elastic perfect prin considerarea,n locul fisurii reale i a enclavei plastice a unei fisuri fictive de lungime mai mare (modelele Irwin, Wells, Dugdale).

Cile de cretere a rezistenei metalelor i aliajelor

1) Crearea de materiale ideale (fr defecte).2) Creterea densitii de dislocaii (p.l. 1012-1013cm-2 mai departe apar fisuri) prin deformare plastic, tratamente termice i termomecanice.3) Utilizarea materialelor compozite: matrice metalic plastic (Al, Mg, Ni i aliaje) n care sunt nglobate musti sau fibre cu rezisten ridicat (figura 10).

Figura 10. Rezistenele diferitelor tipuri de materiale