new 81 (2)

166 7. Zasady obliczeń wytrzymałościowych śrub

trzymałość na pełzanie. Przez granicę pełzania R_(/t/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_z,_t/T nazywa się naprężenie, przy którym w określonej temperaturze T po określonym czasie t następuje zerwanie próbki.

166 7. Zasady obliczeń wytrzymałościowych śrub

Rys. 7.43. Krzywe pełzania

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

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. Własności mechaniczne stali i stopów stosowanych na śruby pracujące

w wysokich temperaturach

Materiał	Temperatura pracy K	Własności mechaniczne w			MPa
			K,(7W)	•Rz/100	^02/100
Stal 45	293	640	370
	700	510	210
Stal 18HNWA	293	1250	1100
	700	1000	940	750	565
Stal na osnowie	293	1100	660
niklu	900	920	610	610	260
Stop tytanu	293	1100	1000
	800	800	640	550	200

Własności mechaniczne niektórych materiałów stosowanych na śruby pracujące w wysokich temperaturach zestawiano 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 wykresu zmęczeniowego Smitha

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

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

y_p = B(t)a^m,    (1.104)

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_w wywołują w śrubie odkształcenie względne