new 80 (2)

164 7. Zasady obliczeń wytrzymałościowych śrub

Praca w podwyższonych temperaturach ma jeszcze jeden aspekt wytrzymałościowy, a mianowicie ze wzrostem temperatury wiąże się obniżenie własności mechanicznych metali i nasilenie procesów Teologicznych tj. pełzania i relaksacji naprężeń. Przypomnijmy, że pełzaniem nazywa się zmianę (wzrost) odkształceń przy stałym obciążeniu, a relaksacją — zmianę naprężeń (obciążeń) przy stałym odkształceniu.

Jeśli urządzenia techniczne pracują w temperaturach nieznacznie wyższych od temperatury otoczenia T < 450 K, to w praktycznych obliczeniach elementów nie uwzględnia się wpływu wzrostu tej temperatury na własności mechaniczne. Przy temperaturach wyższych wielkością charakteryzującą własności mechaniczne przy obciążeniach statycznych jest granica plastyczności w określonej (podwyższonej) temperaturze R_cr, lub doraźna wytrzymałość R_mT. Między własnościami mechanicznymi w podwyższonych temperaturach (R_cT, R_mT) i własnościami w temperaturze otoczenia (R_e, R_m) istnieją różne zależności dla różnych gatunków stali. Ustalenie ścisłych relacji jest trudne ze względu na znaczny rozrzut wyników badań w zależności od stanu materiału, rozmiarów przekroju próbek i technologii wytwarzania.

W obliczeniach przybliżonych można posługiwać się wzorem podanym przez Pearsona

gdzie T jest temperaturą pracy w K, a n — współczynnikiem liczbowym zależnym od R_m, określanym z wykresu na rys. 7.40. W obliczeniach dokładnych należy bazować na wynikach uzyskanych z badań.

Na rysunku 7.41 przedstawiono (przykładowo dla stali niskostopo-wych) zależność umownej granicy plastyczności w podwyższonych temperaturach R_er od doraźnej wytrzymałości w temperaturze otoczenia R_m. Zależność tę uzyskano w Urzędzie Gospodarki Materiałowej w Gliwicach. Przy wyznaczaniu korelacji liniowej brano pod uwagę dolną granicę rozrzutu wyników P,o,2 wyznaczoną na 95% poziomie ufności.

Rys. 7.40. Wykres współczynnika n we wzorze (7.103) w zależności od doraźnej wytrzymałości R_m

**

400    500    600 R„ 700 MPo

Rys. 7.41. Umowna granica plastyczności w podwyższonej temperaturze ReT

MPo

400 300 200 100

Wzrost temperatury wpływa również na zmniejszanie się wytrzymałości zmęczeniowej. Zachodzi przy tym zanikanie zakresu wytrzymałości nieograniczonej (wykres Wohlera nie wykazuje odcinka równoległego do osi odciętych). W związku z powyższym elementy maszynowe liczy się w zakresie wytrzymałości ograniczonej. Wpływ temperatury na wytrzymałość zmęczeniową przedstawiono poglądowo na rys. 7.42.

Rys. 7.42. Schematyczne ujęcie wpływu temperatury na wytrzymałość zmęczeniową

Zasób danych o wytrzymałości zmęczeniowej w podwyższonych temperaturach w porównaniu do danych o wytrzymałości statycznej jest znacznie mniejszy.

Gdy temperatura elementów pracujących w zakresie naprężeń jednostronnie zmiennych osiąga 600 K (a w zakresie naprężeń obustronnie zmiennych przy wyższej temperaturze) decydującą o ich wytrzymałości rolę odgrywają własności mechaniczne przy pełzaniu. Określa się dwie charakterystyczne własności: czasową granicę pełzania i czasową wy-