薄壁精密钢管的疲劳断裂问题

作者：精密管
发布时间：2020-09-06
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薄壁精密钢管金属材料外表或内部经常存在着或大或小的裂痕的，裂痕或缺陷达到一定大小时可被物理检验的方法检査出来。尺寸小于检验方法灵敏度的裂痕则潜伏在工件内部。这些未被检査出来的裂痕在设计应力下不致使薄壁精密钢管马上产生突然断裂现象,但是在长时间的无数次周期变化的应力效果下，这些潜伏着的微细裂痕将逐渐扩大，当扩大到一定尺寸后，所余下来的截面不能负担所加的外力，工件就会产生韧性断裂或脆性断裂。所以疲劳断裂现象是引起薄壁精密无缝管机械零件破坏的最常见的方式。

疲劳断裂现象经常在张应力的效果下产生，疲劳裂痕通常是在零部件外表起源。原因是零部件的外表受到的张应力常常最高，同时零部件外表通常是缺陷严重的部位。

许多实验表明，没有裂痕的低、中强度材料的薄壁精密钢管抛光试样受到弯曲力的作用后，试样外表上的最高应力低于材料的屈服强度，经过一定次数的交变应力效果后、在试样外表沿最高切应力角度首先出现滑移带，滑移带的发展引起外表金属的挤出和陷入，陷入处成为裂痕起源的核心。

裂痕朝着最高切应力角度扩大，接着移到与张应力垂直的角度扩大。人们根据裂痕转向前后将疲劳断裂现象分为两个阶段。前一阶段属于显微裂痕，后一阶段属于宏观裂痕。前一阶段被称为疲劳裂痕的起源阶段，后一阶段被称为裂痕的扩大阶段。

对于低、中强度的材料，例如20#精密钢管及45#精密钢管，裂痕的起源阶段只占整个疲劳寿命的极小的部分。材料的冶金因素，如夹杂的存在和夹杂的种类、高合金薄壁精密钢管中金属间化合物、晶界脆化、晶粒间形变的不配合性以及其它外表或次外表缺陷、金相组织的不均匀性都能为显微裂痕的出现创造条件。