DSCN1634

166 7. Zasady obliczeń wytrzymałościowych śrub

trzytnałość na pełzanie. Przez granicę pełzania R_l/ł/T (w MPa) rozumie się naprężenie (określone jako stosunek obciążenia do przekroju początkowego próbki), które po określonym czasie t w godzinach w temperaturze T w K wywoła określone względne odkształcenia trwałe e (w %). Wytrzymałością na pełzanie zwaną też wytrzymałością długotrwałą R._/l/T nazywa się naprężenie, przy którym w określonej temperaturze T po określonym czasie t następuje zerwanie próbki.

Charakterystyczne krzywe pełzania przedstawiono na rys. 7.43. Odpowiednio duże naprężenia doprowadzają do zerwania próbki po określonym czasie. Zerwanie próbki oznaczono na rysunku gwiazdką.

Przełomy próbek w wyniku pełzania przebiegają zwykle po granicach ziaren, co odróżnia je od złomów zmęczeniowych przenikających przez ziarna. Ciekawe jest, że zerwanie śrub o dużych naprężeniach poprzedzone jest tworzeniem się szyjki przewężenia, natomiast przy mniejszych naprężeniach występuje przełom kruchy bez przewężenia. Świadczy to o zmniejszaniu się plastyczności stali w wysokich temperaturach.

Tablica 7.5. Wiasności mechaniczne stali i stopów stosowanych na śruby pracujące w wysokich temperaturach

Materiał	Temperatura pracy K	Własności mechaniczne w MPa
				^i|IN	*02/IM
Stal 45	293 700	640 SIO	370 210
Stal 18HNWA	293 700	1250 1000	1100 940	750	565
Stal na osnowie niklu	293 900	1100 920	660 610	610	260
Stop tytanu	293 800	1100 800	1000 640	550	200

Własności mechaniczne niektórych materiałów stosowanych na śruby pracujące w wysokich temperaturach zestawiono w tablicy 7.5. Wytrzymałość na pełzanie zmniejsza się wraz z czasem trwania obciążenia. Granica pełzania może być nie tylko niższa od granicy plastyczności w określonej temperaturze, ale również od granicy wytrzymałości zmęczeniowej. Na rysunku 7.44 przedstawiono schematycznie ograniczenia uproszczonego wykresu Smitha ze względu na pełzanie. Zakreskowane pola na wykresach wyznaczają obszary naprężeń nie doprowadzających do zniszczenia.

Rys. 7.44. Schematyczne ujęcie wpływu pełzania na ograniczenie wykrętu zmęczeniowego Smitha

Występowaniu wysokich temperatur w połączeniach śrubowych z zaciskiem wstępnym towarzyszy zawsze relaksacja naprężeń. Zarówno w śrubach jak i w elementach łączonych następuje (na skutek pełzania) zmniejszanie się naprężeń (obciążeń).

Prędkość pełzania V, (określona przez stosunek przyrostu trwałego Odkształcenia względnego do przyrostu czasu V_p = da/dt) zalety od własności plastycznych materiału w określonej temperaturze oraz od wielkości naprężeń. Wyraża się ją z empirycznej zależności

V, = B(t)a^m,    (L104)

gdzie B(t) i m są współczynnikami zależnymi od materiału i temperatury (wyznaczanymi z badań).

Dla określenia przebiegu procesu relaksacji przyjmijmy wstępnie, że w połączeniu śrubowym odkształceniom ulega tylko śruba, zaś elementy łączone są doskonale sztywne. Wówczas naprężenia wynikające z siły zacisku wstępnego o„ wywołują w śrubie odkształcanie względne