Fyrir ekki löngu síðan spurði verkfræðingur mig:
Þeir eru með POM gír og upphaflega staðfestingarferlið hefur gengið vel.
Tvær slitprófanir voru gerðar, sem sýndu lágmarks víddarbreytingar og frábært yfirborðsástand, sem staðfestir að efnið sýnir engin veruleg slitvandamál.
Hins vegar, við nýlegar-líftímaprófanir á vél, sem gerðar voru eftir að hafa náð um það bil 200.000 lotum, fóru nokkur sýni að sýna tannbrot á ótrúlega stöðugum stöðum.
Það er umræða um þessar mundir innan samfélagsins: Sumir rekja það til vinnsluálags, aðrir til byggingargalla, á meðan enn aðra grunar breytingar á efnislotum.
Hann spurði mjög góðrar spurningar-
Ef efnið hafði raunverulega vandamál, hvers vegna skilaði fyrri slitprófið svo frábærum árangri?
Þetta er í raun mjög algengt mál og mörg lið falla í það.
Það sem það bendir sannarlega á er ekki sérstakt viðfangsfrávik, heldur grundvallarhugræn misskilningur.
Hvers vegna verður efni sem sýnir framúrskarandi slitþol í raun viðkvæmara fyrir þreytubilun við raunverulegar-aðstæður í heiminum?
01
Margir fara rangt með „tegund vandamálsins“ strax í upphafi.
Þegar flestir lenda í lýsingunni „lítið slit + síðari beinbrot,“ eru fyrstu viðbrögð þeirra að bera kennsl á frávikið.
Er þessi efnislota óstöðug? Eru vandamál með vinnsluna? Eða eru prófunarskilyrðin ósamræmi?
En ef þú brýtur niður vandamálið muntu í raun gera þér grein fyrir því að...
Slit og þreyta eru í grundvallaratriðum ekki sami flokkur mála.
Slit er í raun yfirborðsfyrirbæri.
Þú getur hugsað um það sem að efnisyfirborðið sé stöðugt "skorið" og "klórað".
Hvaða efni þarf til að standast þetta ferli?
Það er einfalt: erfitt, þétt og erfitt að skera í gegnum.
Tilvitnun: Rannsókn og einkenni slípiefna
Eins og þú sérð, deila mörg slitþolin efni þessum eiginleikum:-
Hár kristöllun
Hár stuðull
Lág yfirborðsorka (með smurhluta)
Með öðrum orðum, slitpróf eru eftirfarandi:
Þolir yfirborðið ytri skemmdir?
En þreyta fylgir allt annarri rökfræði.
Þreyta á sér stað innan efnisins og er uppsafnað ferli.
Hver gírvirking er í rauninni pínulítill hringrás beygja og teygja.
Það er fínt fyrir eina skoðun, en vandamálið er...
Þessi aðgerð verður endurtekin hundruð þúsunda eða jafnvel milljón sinnum
Hvað gerist inni í efninu meðan á þessu ferli stendur?
Sameindakeðjan gengur í gegnum endurtekna teygjur og endurkast.
Óafturkræf aflögun á sér stað á staðbundnum svæðum.
Smásæir gallar stækka smám saman í sprungur.
Í fyrstu muntu ekki taka eftir neinum breytingum.
En þegar sprungan stækkar í ákveðna mikilvæga stærð-
Fjölvi birtingarmyndin er: skyndilegt rof.
Þess vegna er lykilatriðið ekki „af hverju það brotnaði,“ heldur frekar:
Að nota „slitpróf“ til að meta „þreytu-ráðandi“ rekstrarástand frá upphafi er í grundvallaratriðum óviðeigandi.
02
Af hverju leiðir „bætt slitþol“ í raun og veru til tíðari þreytubilunar?
Þegar þú hefur flokkað vandamálin rétt muntu fylgjast með fyrirbæri sem stangast á við innsæi en er þó mjög algengt meðal-tilvika með háa einkunn:
Margar aðferðir til að bæta slitþol skerða í raun þreytuþol efnisins.
Þetta er engin tilviljun; það ræðst af uppbyggingu.
1. Því hærra sem kristöllunin er, því minna hreyfanlegur verða keðjuhlutarnir.
Af hverju sýna efni eins og POM, PBT og PET framúrskarandi slitþol?
Sameindakeðjunum er raðað í mjög þétta og vel-skilgreinda uppbyggingu.
Það er afar erfitt fyrir utanaðkomandi að komast inn í það umhverfi.
En þar liggur vandinn.
Þegar það verður fyrir reglubundnu álagi verður efnið að framkvæma eitt verkefni:
Orka losnar í gegnum smásæja hreyfingu sameindakeðja.
Hins vegar er vandamálið með-hátt kristöllunarkerfi:
Hluturinn er bundinn.
Ókeypis hljóðstyrkur er lítill.
Það er nánast ekkert biðpláss á staðnum
Niðurstaðan er:
Þegar utanaðkomandi krafti er beitt er enginn staður fyrir hann til að dreifa sér-þannig að hann einbeitir sér eingöngu í ákveðna hluta keðjunnar-og veldur að lokum að aðalkeðjan brotnar.
2. Fylliefnið eykur oft vandamálið.
Margir mótunarverkfræðingar trúa því að:
Fyrir slitþol → Bætið við harðnandi fylliefni
Til dæmis trefjagler, koltrefjar og ólífræn duft.
Til skamms tíma litið er þessi nálgun góð:
Yfirborðið er harðara
Aukið klóraþol
En hvað verður um þessa þætti við þreytuaðstæður?
streituvaldandi
Ástæðan er einföld:
Resin er "aflögunarhæft".
Fylliefnið er „í grundvallaratriðum ó-aflögunarhæft“.
Við endurtekna hleðslu verður viðmótið á milli íhlutanna tveggja fyrir verulegu klippiálagi.
Hvað gerist með tímanum?
Viðmótsflögnun
Myndaðu örhol
Sprungan byrjar að breiða út frá brún fylliefnisins.
Að lokum, það sem þú sérð á yfirborði brotsins er ekki einsleitt brot.
Frekar er það dæmigert tilfelli af þreytusprungu sem myndast innvortis.
Til að draga þennan kafla saman má draga hann saman í einni setningu:
Þú miðar að því að gera efnið „klórþolnara-og „stífara“, en þreytuþol krefst þess einmitt að það sé „kraftmikið og getur orkudreifingu“.
03
Hvernig er hægt að leysa þessa mótsögn frá verkfræðilegu sjónarhorni?
Þegar verið er að framleiða íhluti eins og gír, legur eða renniliða eru kröfur viðskiptavina venjulega einfaldar:
Það má hvorki skemma né brotna!
Svo hér er vandamálið:
Hvernig getum við náð jafnvægi á milli "stífleika" og "seiglu"?
Aðferð 1: Í stað þess að auka hörku eingöngu, einbeittu þér fyrst að því að draga úr núningi.
Ef þú einbeitir þér að því að "bæta viðnám efnisins gegn skurði",
Auðvelt er að stýra kerfinu í átt að „mikilli stífni → lítil þreyta“.
Prófaðu aðra nálgun:
Í stað þess að standast núning beint skaltu draga úr núningnum.
Hvernig nákvæmlega ætti þetta að vera gert?
Bættu við smurfasa sem byggir á sílikon-
Bættu við PE ör-ofur-mólþunga dufti
Þróun sjálfs-smurningarkerfis
Einkenni þessara hluta eru:
✔ Eykur stuðulinn ekki marktækt
✔ Hins vegar getur það myndað lágt skurðarlag á yfirborðinu
Niðurstaðan er:
Hluti af ytri krafti er „rennt af“ frekar en „skorið í“.
Skaðinn af þreytu er mun minni.
Nálgun ②: Þróaðu "orkunotkunarskipulag" frekar en að treysta á eitt efni
Þetta er einmitt þar sem margar breytingarverksmiðjur sýna sanna tæknilega þekkingu sína.
Kjarninn er ekki „更强“ heldur frekar:
Gefðu rými innan efnisins fyrir orkuútbreiðslu.
Dæmigerð nálgun er:
Sem álkerfi, til dæmis POM/TPU
POM býður upp á stífleika og slitþol.
TPU veitir mýkt og orkudreifingu.
Þegar sprungan breiðist út:
Þegar sveigjanlegur áfangi er kominn í ljós...
Orka frásogast.
Sprungurnar eru óvirkar eða jafnvel slitnar.
Þú gætir fórnað litlum slitþoli.
Þetta leiddi hins vegar til verulegrar aukningar á lífslíkum vegna þreytu.
Aðferð 3: Ef fjárhagsáætlun leyfir, notaðu efni með rétta uppbyggingu beint.
Sum efni leysa þessa mótsögn í eðli sínu með sameindabyggingu sinni.
til dæmis PEEK.
Skilgreiningaratriði þess er ekki „einn vísir sem er sérstaklega öfgakenndur“.
Frekar hefur það eftirfarandi byggingareiginleika samtímis:
Stífar einingar (arómískir hringir, ketónhópar)
Sveigjanlegt tengi (eter tengi)
Niðurstaðan er:
Bæði sterkt og slitþolið-
sýnir einnig ákveðinn hlutahreyfanleika
Svo þú munt finna að:
Margir háþróaðir- kraftmiklir íhlutir (notaðir í flug- og lækningaforritum),
Að lokum, eftir að hafa hringt til baka, snúum við okkur aftur að þessum efnum.
Það er ekki vegna þess að það er dýrt, heldur vegna þess að:
Erfitt er að bæta upp „byggingargalla“ ódýrra efna með samsetningu eingöngu.
Grundvallaratriðið við þessa tegund vandamála er ekki að „nota röng efni“ heldur frekar:
Matskerfið var notað á rangan hátt.
Slit er orkusamspil milli yfirborðs.
Þreyta er uppsöfnun innri orku.
Ef þú einbeitir þér eingöngu að því að fínstilla eina mælingu innan TDS,
Það er auðvelt að ná fullkomnun í einni vídd en missa algjörlega stjórn á annarri.
Sannlega reyndir verkfræðingar einbeita sér ekki að því að „hagræða einni mælingu“; í staðinn miða þau að því að:
Finndu jafnvægispunkt á milli stífleika, seiglu, núnings og orkudreifingar sem tryggir langtíma-afköst.
Ef þú hefur einhvern tíma lent í þessu:
Fyrstu prófunin gekk vel; þó komu upp vandamál varðandi endingartíma vörunnar þegar hún var tekin í notkun.
Sérstaklega þessi-
Staðan þar sem „þurfti varla að mala, en brotnaði samt“.
Líklegast er þetta ekki tilviljun, heldur dæmigerður-þreytubilun.
Skoðaðu brotið vel í smásjá-svarið er oft þegar til staðar.