UTILIZAREA OTELURILOR LA TEMPERATURI RIDICATE

UTILIZAREA OTELURILOR LA TEMPERATURI RIDICATE

Influenta temperaturilor ridicate asupra proprietatilor mecanice ale metalelor

Comportarea diverselor materiale la temperaturi ridicate sub sarcina,depind atat de valoarea absoluta a temperaturii cat si de intervalul de timp in care organul de masina respectiv lucreaza la aceasta temperatura.

Sub influenta temperaturii ridicate,proprietatile materialelor se modifica considerabil astfel incat cunoasterea caracteristicilor de rezistenta si elasticitate ale metalului la temperature normala numai este nici pe departe suficienta pentru calculul organului de masina executat din metalul respectiv,care lucreaza insa la temperatura ridicata.

O data cu cresterea temperaturii modulului de elasticitate si limita de proportionalitate ale metalelor scad mai intii treptat apoi foarte brusc,astfel valoarea modulului de elasticitate al otelului este de 600^oC,

cu cca 25-30% mai mica decat valoarea sa normala,iar la temperature de 800^oC,cu cca 50%.

Valoarea coeficientului de deformatie transversala al otelurilor se mareste de obicei putin cu cresterea temperaturii.

Limita de curgere a otelului carbon,in urma cresterii temperaturii creste de obicei putin la inceput iar la temperature de 200^oC ajunge la valoarea sa maxima.Valoarea raportului dintre limita de curgere si rezistenta la rupere a otelului in urma cresterii temperaturii se micsoreaza,

de obicei cu ata mai mult cu cat temperature este mai ridicata;la temperatura de 300-350^oC valoarea acestui raport este de 0,35-0,4.

Proprietatile plastice ale otelurilor scad putin in urma cresterii temperaturii,de la 20 pana la 200-300⁰C;daca temperature continua sa creasca,plasticitatea otelurilor creste de regula din nou .

Adaugarea diferitelor elemente de aliere(crom,molibden,vanadiu)

incetineste micsorarea rezistentei la rupere a otelului cu cresterea temperaturii.Modificarea rezistentei la oboseala a otelurilor o data cu cresterea temperaturii,corespunde mai mult sau mai putin cu variatia rezistentei la rupere,adica initial ea creste putin,pentru ca apoi sa scada brusc.

In figura nr.1,sunt redate curbele de variatie ale caracteristicilor de rezistenta si plasticitate de scurta durata ale otelurilor cu continut redus de carbon (sub 0,2% C),in urma cresterii temperaturii pana la 800^o C.

1.2.Fenomenul de fluaj si relaxare

Modificarea caracteristicilor de rezistenta si plasticitate de scurta durata a metalelor o data cu cresterea temperaturii,are o foarte mare importanta in calculele de rezistenta ale organelor de masini si ale constructiilor.Cel mai essential in comportarea metalelor la temperature

ridicate este fenomenul de fluaj.

Fluajul reprezinta deformatia care se produce la temperaturi ridicate sub actiunea unor tensiuni constante ca valoare si care creste neintrerupt in timp.Cu cat temperature este mai ridicata cu atat deformatia de fluaj creste mai repede.La metale,deformatia prin fluaj constitue o deformatie ireversibila a materialului si poate fi considerat ca o curgere lenta a metalului respectiv.In urma cresterii deformatiilor plastica datorita fluajului,in anumite cazuri se produce o modificare a valorii tensiuniilor si chiar o redistribuire a acestora in volumul pisei respective.

Datorita relaxarii tensiunilor,etanseitatea imbinarilor pieselor prise prin ajustaj cu strangere poate fi slabita treptat intr-o asemenea masura,incat sa provoace dereglarea functionarii normale a constructiei respective.Studiile experimentale asupra fenomenului de fluaj au inceput in anul 1910;aceste cercetari au capatat o raspandire mai mult sau mai putin larga abia in anul 1920,cand au fost publicate rezultatele primelor cercetari experimentale mai importante.efectul incercarilor de fluaj prezinta mari dificultati chir in cazul indinderii simple.

Incercarile de fuaj sub stari triaxiale de eforturi sunt si mai omplicate si mai dificile,de aceea,majoritatea cercetarilor experimentale s-au referit la cazul intinderilor simple.

Alura curbei de fluaj depinde atat de natura materialului cat si de valoarea tensiunii si a temperaturii.

Curba teoretica de fuaj este prezentatat in figura nr.2(OABCD)

In urma incercarii unei epruvete incalzite pana la o temperetura anumita T,deformatia acesteia creste initial destul de repede de la zoro pana la o valoare oarecare OA.Deformatia epruvetei creste treptat in timp iar materialul epruvetei curge.Cresterea deformatiei datorita fluajului de caracterizeaza prin curba ABCD;

Viteza de deformatie prin fluaj dintr-un punct oarecare al curbei,se detrmina prin valoarea tangentei la curba in acel punct fata de axa abciselor,adica

Intregul proces al fluajului poate fi divizat in trei stadii:

-corespune portiunii AB a curbei de fluaj in care deformatia

se produce cu o viteza neuniforma,ce scade in timp,asa numitul fluaj neuniform sau nestabilizat ;

-stadiul fluajului uniform sau stabilizat in care deformatia datorita fluajului se produce cu o viteza constanta si totodata cu o viteza minima ce persista pana cand pe epruveta apare o gatuire;

Functie de valoarea temperaturii sau a tesiunii,alura curbelor de fluaj poate varia considerabil.

In figura nr.3este prezentatavariati curbelor de fuaj functie de nivelul solicitarii;

In figura nr.4 este prezentata variatia curbelor de fluaj functie de nivelul temperaturii;

In cazul fluajului caracterul ruperii materialului depinde,in esenta, de proprietatile otelului la temperetura data;ruperea otelurilor speciale,rezistente la temperature ridicate,care rezista bine la fluaj este insotita de temperaturi relativ mici si are un character fragil.

Se numeste relaxare,micsorarea treptata a tensiunilor dintr-o piesa incarcata a carei deformatie totala nu poate varia in timp si este egala cu deformatia elastica produsa in urma incarcarii.In acest caz micsorarea tensiunilor se produce datorita reducerii treptate a deformatiei elastice si a cresterii cu aceeiasi cantitate a deformatiei plastice,dupa schema:

Sau

In figura nr.5 este prezentata schematic curba de relaxare

prezentata in doua stadii: -primul stadium in care micsorarea tensiunilor din piesa se produce foarte rapid cu o viteza de relaxare care scade intens,

-al doilea stadiu in care micsorarea tensiunilor se produce mult mai accentuat,cu o viteza de relaxare care scade treptat.

De obicei se considera ca marimea deformatiei plastice in cursul relaxariieste asemenea cu cresterea acesteia datorita fluajului si pentru acest motiv,viteza de relaxare poate fi comfundata cu viteza de fluaj.

In urma relaxarii,reducerea tensiunilor din piesa este provocata de cresterea deformatiei plastice pe seama deformatiei elastice,cand lungimea piesei ramane constanta,iar in urma fluajului cresterea deformatiei plastice se produce exclusive datorita alungirii piesei.