Badania zmęczeniowe na zginanie stopów PA6 i PA7 nieutwardzonych i po utwardzaniu wydzieleniowym*
Bending fatigue tests on PA6 and PA7 alloys in the non-hardened and in precipitation hardened condition
Mechanik nr 03/2015 - Inżynieria materiałowa
STRESZCZENIE: Przedstawiono wyniki badań doświadczalnych rozwoju pęknięć zmęczeniowych i prędkości wzrostu pęknięć zmęczeniowych przy cyklicznym zginaniu próbek ze stopów aluminium PA6 i PA7 bez utwardzenia wydzieleniowego i po nim. Badania przeprowadzono na maszynie zmęczeniowej MZGS-100, w zakresie wysokiej liczby cykli, przy współczynniku asymetrii cyklu R = −1. Rozwój pęknięć zmęczeniowych mierzono na powierzchni bocznej próbek za pomocą mikrometru i lunety o powiększeniu 25×, z dokładnością nie mniejszą niż 0,01 mm. Wyniki badań doświadczalnych opisano na wykresach prędkości wzrostu pęknięć zmęczeniowych w funkcji zakresu współczynnika intensywności naprężenia ΔK za pomocą związku Parisa. Związek ten w sposób zadowalający opisuje wyniki uzyskane doświadczalnie.
SŁOWA KLUCZOWE: utwardzanie wydzieleniowe, prędkość wzrostu pęknięć zmęczeniowych, współczynnik intensywności naprężenia, cykliczne zginanie.
ABSTRACT: Presented are results of experimental tests of the fatigue crack development and crack growth rate under cyclic bending of the PA6 and PA7 aluminum alloy specimens in non-hardened and in precipitation hardened condition. The tests were performed on the fatigue test stand MZGS-100 in the high cycle fatigue regime for the stress ratio R = −1. The fatigue crack growth was measured on the side surface of specimens with use the micrometer and the microscopic telescope of 25-time magnification, with accuracy reaching 0.01 mm. The test results were described on graphs of the fatigue crack growth rate versus changes of the stress intensity factor range ΔK with use of the Paris equation. This relationship satisfactorily describes the results obtained experimentally.
KEYWORDS: precipitation hardening, fatigue crack growth rate, stress intensity factor, cyclic bending.
BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:
- Kocańda S. „Zmęczeniowe pękanie metali”. Warszawa: WNT, 1985.
- Rozumek D., Macha E. Opis rozwoju pęknięć zmęczeniowych w materiałach sprężysto-plastycznych przy proporcjonalnym zginaniu ze skręcaniem. Cz. IX: „Wieloosiowe zmęczenie losowe elementów maszyn i konstrukcji”. Opole: Politechnika Opolska, 2006.
- Broek D., Schijve J., Nederveen A. „The effect of heat treatment on the propagation of fatigue cracks in light alloy sheet material”, NLR-TR 2135, 1965.
- Błażewicz W. “The influence of local plastic deformation on the rate of growth of fatigue crack in aluminium alloy thin sheet material”. Bull. Ac. Pol. Sc. Ser. Sc. Techn. Vol. XV, No. 11 (1967): pp. 669÷675.
- Zeng L., Shikama T., Takahashi Y. et. al. “Fatigue limit of new precipitation-hardened aluminium alloy with distinct fatigue crack propagation limit”. International Journal of Fatigue. Vol. 44 (2012): pp. 32÷40.
- Rozumek D., Hepner M. „Analiza rozwoju pęknięć zmęczeniowych w stopie aluminium PA6 i stali 10HNAP w oparciu o ich mikrostruktury”. Inżynieria Materiałowa. Nr 2 (2006): s. 59÷63.
- Thum A., Petersen C., Swenson O. „Verformung, Spannung und Kerbwirkung“. Duesseldorf: VDI, 1960.
- Paris P.C., Erdogan F. “A critical analysis of crack propagations laws”. Journal of Basic Engineering. Trans. American Society of Mechanical Engineers. Vol. 85, No. 4 (1963): pp. 528÷534.
- Pickard A.C. “The application of 3-dimensional finite element methods to fracture mechanics and fatigue life prediction”. London: Chameleon Press LTD, 1986, pp. 117÷144.
