METALLAI › Ücretsiz araçlar › Murakami √alan

Murakami √alan hesaplayıcı

Kusur içeren bir parçanın yorulma sınırı, iki sayıdan: sertlik ve kusur boyutu. σw = C·(HV + 120) / (√alan)1/6. Bu bir çatlak başlama eşiğidir, bir ömür değil — ve herkesin hafife aldığı kısım altıncı köktür.

Girdiler

Matrisin sertliği ve yüksek gerilmeli hacimdeki en büyük kusurun √alan değeri. Ondalık için virgül ya da nokta yazabilirsiniz; binlik ayırıcı kullanmayın.

Rotaya göre tipik √alan
Ya da yüzey pürüzlülüğünden dönüştürün

İşlenmiş bir yüzeyde √alan ≈ 2,97·Rz ve Rz ≈ 4·Ra.

σw

Kusurdan çatlak başlama eşiği, tam tersinir yükleme (R = −1)

—
—
Kusursuz malzeme sınırı—
Kusurun size maliyeti—
İçeride / yüzeyde olsaydı—
√alanı yarıya indirmenin kazancı—

Nasıl hesaplanır

Bu, METALLAI’nin kendi yorulma zincirinde kullandığı ifadedir; kontrol edebilesiniz diye açıkça yazıldı.

σw = C · (HV + 120) / (√alan)1/6 [MPa, √alan µm cinsinden] C = 1,43 yüzey kusuru C = 1,56 iç kusur kusursuz malzeme sınırı (referans) ≈ 0,5 × UTS; burada UTS ≈ 3 × HV

Murakami’nin bulgusu, kusurun en büyük asal gerilmeye dik izdüşüm alanının yorulma dayanımını kusurun biçiminden çok daha iyi tahmin ettiğiydi. Aynı √alana sahip bir gözenek, bir kalıntı ve bir işleme izi aşağı yukarı aynı davranır. Tek bir sayının yetmesi bu yüzdendir.

Bütün mesele altıncı kökte

√alan −1/6 kuvvetiyle girdiği için kusur boyutu zayıf bir kaldıraçtır:

√alanı şu kadar küçültürsenizYorulma sınırı şu kadar artar
2×+%12
4×+%26
10×+%47
64×+%100 (iki katı)

Yani temizlik programları gerçek ama mütevazı getiriler sağlar; son kalıntının peşinden koşmak yerine sertliği artırmak ya da gerilmeyi düşürmek genellikle daha ucuzdur. Aynı hesap tersinden işletildiğinde daha endişe vericidir: varsaydığınızdan on kat büyük bir kusur yorulma sınırını yaklaşık üçte bir oranında düşürür; bu yüzden ölçülmesi gereken, gerilme altındaki hacimdeki ortalama kusur değil, en büyük kusurdur.

Kusur boyutu nereden gelir

Yapabiliyorsanız ölçün: kırılmış bir parçada fraktografi ya da bir dökümde BT. Bu mümkün değilse METALLAI’nin rotaya göre varsaydığı değerler şunlardır.

Rota√alan (µm)Rota√alan (µm)
Dövme10Sıkıştırmalı döküm30
Soğuk haddeleme10Alçak basınçlı döküm60
Ekstrüzyon12Kokil döküm80
Sıcak haddeleme15Hassas döküm100
Yüksek basınçlı döküm100Basınçlı döküm120
Yerçekimiyle döküm150Kum döküm250
Bu bir eşiktir, bir ömür değil. Altında o boyuttaki bir kusurdan çatlak başlamayacak gerilme genliğini tahmin eder. Bunun üzerinde bağıntı parçanın kaç çevrim dayanacağı hakkında hiçbir şey söylemez — bunun için bir S–N ya da kırılma mekaniği hesabı gerekir. Bir Murakami sınırını tasarım ömrü olarak okumak yaygın ve ciddi bir hatadır. Ayrıca sert bir matriste küçük bir kusur, tam tersinir yükleme ve ortalama gerilme olmadığını varsayar; pozitif bir ortalama gerilme, üstüne bir Goodman ya da Haigh düzeltmesi gerektirir.

Kusur neden neredeyse her zaman belirleyicidir

Belirli bir kusur boyutunun altında belirleyici olan kusursuz malzeme sınırıdır — Kitagawa–Takahashi diyagramı. Ama bu geçiş çok küçük bir boyutta olur:

SertlikGeçiş √alanı
HV 20012,6 µm
HV 3005,7 µm
HV 4303,3 µm
HV 7001,9 µm

Başka bir deyişle, gerçekten görebileceğiniz her kusurda ve yukarıdaki tablodaki her döküm rotasında belirleyici olan kusurdur. Çelik ne kadar sertse kontrolü ele geçirmeye yetecek kusur o kadar küçüktür — yüksek dayanımlı çeliklerin kusurlara çok daha duyarlı olmasının ve temizliği iyileştirmeden sertliği artırmanın çoğu zaman beklenenden daha az yorulma performansı kazandırmasının nedeni budur.

Sorular

Murakami √alan yöntemi nedir?
Küçük bir kusur içeren bir çeliğin yorulma sınırını yalnızca sertlik ve kusurun izdüşüm alanının karekökünden tahmin eden ampirik bir bağıntı: σw = C(HV + 120) / (√alan)1/6, MPa cinsinden, √alan µm olarak. C yüzeyde 1,43; içeride 1,56’dır.
Yüzey kusuru ile iç kusur arasındaki fark nedir?
Yalnızca sabit: 1,43’e karşı 1,56. Yani aynı kusur içerideyken yaklaşık %9 daha az zarar verir, çünkü yüzey bir taraftaki kısıtlamayı kaldırır ve çatlağa serbest bir yol açar. Pratikte belirleyici olan yüzey kusurudur — yüzey kalitesinin ve bilyeli dövmenin bu kadar önemli olmasının nedeni budur.
Kusuru küçültmek yorulma sınırını ne kadar iyileştirir?
Beklenenden çok daha az, çünkü boyut altıncı kök olarak girer. √alanı yarıya indirmek yaklaşık %12 kazandırır. Yorulma sınırını iki katına çıkarmak 64 kat küçültme gerektirirdi. Temizlik karşılığını verir, ama mütevazı biçimde — sertliği artırmak ya da gerilmeyi düşürmek genellikle daha ucuzdur.
Murakami sınırı bir yorulma ömrü verir mi?
Hayır — bu bir eşiktir, bir ömür değil. Altında o kusurdan çatlak başlaması beklenmeyen genliği verir. Bunun üzerinde bir S–N ya da kırılma mekaniği hesabına ihtiyacınız var. Onu bir tasarım ömrü gibi okumak yaygın ve ciddi bir yanlıştır.
Hangi kusur boyutunu kullanmalıyım?
Ölçün — kırılmış bir parçada fraktografi ya da bir dökümde BT — ve ortalamayı değil, yüksek gerilmeli hacimdeki en büyük kusuru kullanın. Bu mümkün değilse yukarıdaki rota tablosunu kullanın ya da yüzey pürüzlülüğünden dönüştürün: işlenmiş bir yüzeyde √alan ≈ 2,97·Rz ve Rz ≈ 4·Ra.

σw, zincirin yalnızca bir halkası

METALLAI bir bileşim ve bir rotadan tüm yorulma zincirini çalıştırır: ideal bir Basquin temeli, gözeneklilik ve yüzey azaltma faktörleri, bu Murakami kontrolü, bir Goodman ortalama gerilme düzeltmesi ve bir P10 tasarım ömrü — terimler, toplamı cevabı veren bir ayrışım olarak yazdırılır.

Tam yorulma zincirini çalıştırın — ücretsiz Sertleşebilirlik hesaplayıcı