9 (1240)

16 Stanisław Frydman

cykliczne jej zmiany (zmęczenie cieplne), agresywne środowisko korozyjne, obciążenia o częstotliwości ultradźwiękowej itp.

Rys. 1.9. Charakterystyczne miejsca i strefy powierzchni przełomu zmęczeniowego: I - ognisko, 2 - linie zmęczeniowe,

3 - uskoki wtórne. 4 - strefa zmęczeniowa, 5 - strefa dołamania

Powierzchnia przełomu zmęczeniowego nie wykazuje makroskopowych odkształceń plastycznych i w tym sensie jest podobna do powierzchni przełomu kruchego, jednak odróżniają ją zróżnicowane strefy przełomu. Charakterystyczne miejsca i strefy powierzchni przełomu zmęczeniowego (rys. 1.9) odzwierciedlają poszczególne etapy jego tworzenia się, od inicjacji do całkowitego rozdzielenia materiału.

Miejsca, od których rozpoczyna się przełom nazywamy ogniskami. Tam powstają lub mogą już występować mikropęknięcia, które w trakcie eksploatacji utworzą postępujące pęknięcie zmęczeniowe. Sprzyjającymi miejscami do występowania ognisk są miejsca spiętrzenia naprężeń, a więc wszelkiego rodzaju karby, podcięcia, ślady po obróbce skrawaniem, pęknięcia hartownicze lub też wewnętrzne nieciągłości. Ogniska są często wyraźnie widoczne na przełomie, choć nie zawsze. Moż.e być wiele ognisk, a pęknięcia startujące z kilku ognisk mogą łączyć się w pęknięcie główne. Pęknięcia wychodzące z różnych ognisk mogą występować w różnych płaszczyznach i po połączeniu utworzą się uskoki. Wokół ognisk występuje nieraz strefa przyogniskowa o innej gładkości, co może być spowodowane inną prędkością rozwoju pęknięcia.

Podczas wzrostu pęknięcia, w miarę eksploatacji elementu, jego powierzchnie trą o siebie i się wygładzają. Tworzy się gładka część przełomu, nosząca nazwę strefy zmęczeniowej. Gładkość tej strefy jest tym większa, im dłużej rozwijało się pęknięcie (czyli im mniejsze były naprężenia zmęczeniowe). W strefie tej mogą być widoczne tzw. linie spoczynkowe, nazywane również liniami zmęczeniowymi lub liniami umocnienia. Występowanie tych linii przypisuje się różnym zjawiskom: zatrzymaniem się pęknięcia lub zmniejszeniem prędkości jego rozwoju, odkształceniom plastycznym na czole pęknięcia powstałym na skutek krótkotrwałych przeciążeń lub też przezwyciężaniu obszarów o różnych właściwościach. Brak linii zmęczeniowych może świadczyć o niezmiennej, ciągłej pracy elementu przy stałej amplitudzie naprężenia. Głównemu pęknięciu zmęczeniowemu mogą sprzyjają mniejsze pęknięcia, odgałęziające się w głąb od powierzchni przełomu, zwane pęknięciami wtórnymi.

a)    b)

Rys. I tO Przykłady przełomów zmęczeniowych: a) i b) przełomy elementów silnie obciążonych, c) przełom elementu słabo obciążonego, d) przełom elementu średnio obciążonego

Postępujące pęknięcie zmęczeniowe zmniejsza czynny przekrój obciążanego elementu, wywołując w nim coraz większe naprężenia, co doprowadza ostatecznie do gwałtownego przełamania. Utworzona w ostatniej fazie cześć przełomu nosi nazwę strefy dołamania lub