Was ist Metallermüdung?

Metallermüdung kann ohne Vorwarnung katastrophale Ausfälle verursachen, z. Um Metallermüdung zu verstehen und zu verhindern, müssen wir zunächst etwas über Spannungen in Metallen verstehen.

Stress kann auf unterschiedliche Weise angewendet werden. Zum Beispiel entsteht am Außenradius eines gebogenen Stücks Metalldraht eine Zugspannung. Gleichzeitig treten am Innenradius der Biegung Druckspannungen auf. Das Umkehren der Biegung kehrt die Druck- und Zugspannungen um.

Bei wiederholter Wiederholung verursachen solche Spannungskonzentrationen Mikrorisse. Wenn die Spannungen anhalten, werden die Risse wachsen. Und da die Risse klein sind, kann es sein, dass keine oder nur eine geringe Warnung sichtbar ist. Das Ergebnis kann ein unvorhersehbarer Metallermüdungsbruch sein.

Belastungen, die Metallermüdung verursachen

Neben Biege- oder Radialspannungen können andere Arten von Spannungen Metallermüdung verursachen. Möglicherweise liegt ein Fehler im Herstellungsprozess oder im Material selbst vor. Erhöhte Metallermüdung kann auch aufgrund von Korrosion, Teilerotation, Temperatur, Verschleiß oder strukturellem Design auftreten. Zum Beispiel neigen die Kanten von Löchern dazu, Spannungen zu konzentrieren, aber das Loch könnte an anderer Stelle platziert werden, wodurch das Teil weniger anfällig für Ermüdung ist.

Die Spannungen, die eine Metallermüdung verursachen, sind normalerweise niedriger als die maximale Zugfestigkeit des Materials . Ingenieure, die ein Teil konstruieren, müssen verstehen, wie viel wiederholter Belastung das Teil standhalten kann, und dies hängt teilweise von der Ermüdungsfestigkeit des Metalls ab.

Formen von Materialermüdungsfehlern

Metallermüdungsbruch kann sich in verschiedenen Formen der Ermüdung widerspiegeln, einschließlich:

• Thermischer Ermüdungsbruch . Diese Art der Metallermüdung tritt aufgrund von Temperaturänderungen auf. Diese Änderungen können durch Umgebungsfaktoren sowie Temperaturschwankungen durch das Aus- und Einschalten von Anwendungen verursacht werden.
• Korrosionsermüdungsbruch . Häufig aufgrund von korrosiven Umgebungen, die das Metall beschädigen. Korrosion kann zunächst Risse verursachen, die zu mechanischen Schäden und Ermüdung führen können.
• Vibrationsermüdungsbruch . Wie der Name schon sagt, ist Vibrationsermüdung auf Vibrationsschäden zurückzuführen, die zu Rissen und Spannungen führen, wenn die Ausrüstung auf einem Niveau funktioniert, das außerhalb der Betriebsstandards liegt.
• Mechanischer Fehler . Diese Art von Metallermüdung ist auf im Laufe der Zeit auftretende Spannungen zurückzuführen und umfasst Korrosions- und Vibrationsermüdungsversagen.

Designüberlegungen zur Bestimmung der Metallermüdungsfestigkeit

Verschiedene Materialien haben unterschiedliche Dauerfestigkeiten. Um die Ermüdungsfestigkeit eines Materials zu bestimmen, testen Ingenieure mehrere identische Proben unter verschiedenen zyklischen Belastungen, bis sie brechen. Viele dieser Datenpunkte können dann in einem Diagramm dargestellt werden, um die Ermüdungsgrenze des Materials zu bestimmen.

Mit diesem bekannten Wert können Bauingenieure eine Software-Ermüdungsanalyse einer Teilekonstruktion durchführen. Bei Bedarf können sie das Teil neu konstruieren, um innere Spannungen zu minimieren. Oder sie könnten ein anderes Material angeben, das widerstandsfähiger gegen Ermüdungsbelastung wäre.

Konstruktionsdesigns, bei denen Metallermüdung durch wiederholte Belastungen Probleme verursachen kann, umfassen:

• Jet-Triebwerke mit rotierenden Propellern
• Flugzeugkörperteile
• Geländeräder
• Brücken mit Verkehr und Windvibrationen
• Autofahrwerke
• Fertigungsausrüstung
• Jede Komponente unter Vibrationsbelastung

Überlegungen zum Metallmaterial

Die Auswahl des richtigen Metallmaterials für Ihre Anwendung kann die Metallermüdung erheblich reduzieren und verhindern. Metalle, die korrosionsbeständig sind und eine Wärmeleitfähigkeit ermöglichen, eignen sich besser für Anwendungen, die anspruchsvollen Umgebungen ausgesetzt sind. Wir sind in der Lage, Materialprüfberichte für alle Aluminium-, Edelstahl- und Stahlbleche sowie Langprodukte zu versenden.

Aviation Metal Fatigue

Metallermüdung in Flugzeugen ist aufgrund des zyklischen Charakters von Druck und Belastung auf Flugzeugteile ein häufiges Ereignis und Komponenten. Im Laufe der Zeit können kleine Risse an Größe und Umfang zunehmen, wobei Metallermüdung ein Faktor für mechanisches und strukturelles Versagen werden kann.

Druck, atmosphärische Belastung und allgemeine Flugbedingungen können Aluminium und Kohlenstoffstahl schwächen und Flugzeugkomponenten aus Edelstahl. Hauptbereiche, in denen Metallermüdung in Flugzeugen auftritt:

• Äußere Bereiche wie Skins, die unter strukturellem Druck funktionieren
• Innenbereiche, in denen tragende Komponenten hohen Belastungen ausgesetzt sind

Routinemäßige Wartung und Inspektion können dazu beitragen, Metallermüdung in der Luftfahrt auszugleichen, während das Polieren der Metalloberflächen des Flugzeugs auch dazu beitragen kann, die Auswirkungen von Rissen und Ermüdung zu verlangsamen.

Verhindern Sie Metallermüdung mit Hochleistungsmetallmaterialien

Das richtige Design und die richtige Materialauswahl können die Metallermüdung erheblich reduzieren, während das Polieren die Auswirkungen von Anwendung Verschleiß. IMS kann Materialprüfberichte für alle Aluminium-, Edelstahl- und Stahlbleche sowie Langprodukte versenden.

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