تغيير البنية المجهرية للصلب المحمل في إجهاد التلامس المتداول

تدهور المواد هو السبب الرئيسي لفشل المتداول. أفضل طريقة للتنبؤ بفشل المحمل هو أن يكون لديك فهم عميق لآليات تدهور المواد. لا يساعد هذا فقط في تحديد أفضل عملية معالجة للصلب والحرارة للتطبيق المحدد لتحقيق الأداء المطلوب للمحمل ، ولكنه يتيح أيضًا توقعًا أكثر دقة للعمر المتبقي للمحمل.

ينتج عن التلامس المتداول لمجرى السباق المحمل ضغطًا دائريًا يمتد من السطح إلى المنطقة تحت السطحية. إذا تجاوز الإجهاد الدوري حد القوة المحلية للمادة ، فسوف تتضرر البنية المجهرية أو تتحلل ، وقد يتقشر سطح المجرى في النهاية بسبب إجهاد التلامس المتدحرج.

في ظل ظروف التشحيم السيئ (نسبة اللزوجة κ <1) ، فإن التلامس بين المعدن والمعدن على الأسطح الخشنة سينتج ضغطًا عاليًا على السطح. حتى الجر السطحي الناجم عن مقدار ضئيل من انزلاق سطح التلامس يؤدي إلى ارتفاع ضغط السطح. يمكن أن يؤدي هذا الإجهاد إلى تلف السطح الناتج عن التعب ، والذي يظهر عادةً على شكل تشققات صغيرة أو تنقر.

في ظل ظروف التشحيم الجيدة (κ> 2) لتشغيل المحامل الدوارة ، يوجد أقصى إجهاد قص على عمق معين أسفل سطح المجرى. يمكن أن يتسبب إجهاد القص الدوري الناتج عن التلامس المتداول في تلف التعب ويؤدي في النهاية إلى تشظي منشأ تحت السطح لمجاري المياه (الشكل 1). في ظل ظروف إجهاد التلامس المتداول ، يمكن أن يحدث نوعان من تدهور المواد. إذا تجاوز إجهاد التلامس الأقصى حدًا معينًا (يسمى حد الاستقرار المرن) ، يحدث التدفق التدريجي للبلاستيك في المنطقة تحت السطحية للمادة ، مما يتسبب في تغييرات تدريجية في البنية المجهرية تؤدي في النهاية إلى تشققات مجرى المياه.

ومع ذلك ، عندما يكون إجهاد التلامس أقل من حد الثبات المرن ، فقد يستمر الضرر المحلي (اعتمادًا على ظروف الإجهاد المحلية) من عيوب المواد مثل الشوائب غير المعدنية بسبب تأثيرات تركيز الإجهاد. هذا النوع من الضرر له ما يُعرف بخاصية تلف الفراشة ، حيث يحدث بدء الشق الفردي أو المتعدد من التضمين أو المسام. يصاحب انتشار الشقوق تطور مناطق محفورة بيضاء. في ظل ظروف معينة ، قد يؤدي توسع الشقوق السطحية الثانوية أيضًا إلى تشظي سطح المجاري المائية.

تمت مناقشة تلف التعب المحلي الناجم عن عيوب تحمل مادة الفولاذ في المقالات السابقة [المرجع 1]. ترتبط هذه الأنواع من التلف الناتج عن الإجهاد ارتباطًا وثيقًا بمحامل الأسطوانة الكبيرة والمتوسطة الحجم. استنادًا إلى ورقة مراجعة حديثة [المرجع 2] نشرها المؤلفون ، تهدف هذه الورقة إلى تلخيص الدراسات المنشورة في الأدبيات حول تغيير البنية المجهرية للفولاذ المحمل ، أي تدهور المواد على نطاق واسع تحت إجهاد التلامس المتداول. يرتبط النوع الأخير من تدهور المواد ارتباطًا وثيقًا بمحامل صغيرة ومتوسطة الحجم تعمل عند ضغوط تلامس أعلى.