خستگی تماسی

Contact Fatigue

چکیده

خستگی تماسی یک نوع تخریب حفره­ دار شدن سطحی بوده که بیش­تر در بلبرینگ­ های غلطکی و ساچمه ­ای دیده می­‌شوند. این نوع از تخریب همچنین می­تواند در چرخ­ دهنده ­ها، بادامک ­ها، والوها و کوپلینگ چرخ­ دهنده ­ها مشاهده شود. این پدیده را می ­توان هم در آلیاژهای فلزات (چه آهنی و چه غیرآهنی)، هم در سرامیک ­ها و هم در سرمت­ ها مشاهده نمود.

این پدیده با خستگی­ های ساختاری (خمشی یا پیچشی) متفاوت بوده و این نوع خستگی ناشی از وجود تماس یا حالت تنش هرتزین است. این حالت تنش موضعی زمانی ایجاد می­‌شود که سطوح دارای انحنا، تحت یک بار عمودی در تماس قرار گیرند. به طور کلی، یکی از سطوح، روی سطح دیگر غلط می­ خورد، مثل مسیری که ساچمه بلبرینگ در درون بلبرینگ طی می­ کند.

هندسه­‌ی تماس و حرکت اجزای غلطان، باعث ایجاد یک تنش برشی زیر سطحی متناوب می­ شود. با افزایش تعداد چرخه ­ها، کرنش پلاستیک زیر سطحی روی هم تجمع یافته تا جایی که ترک ایجاد می­‌شود. سپس ترک توسعه یافته تا یک حفره ایجاد شود. با آغاز حفره­ دار شدن سطحی، بلبرینگ سر و صدا ایجاد کرده و دیگر حرکت نرم و روانی ندارد. اگر اجازه داده شود تا حرکت بلبرینگ ادامه­ یابد، تخریب جزء غلطان و همچنین یک شکست و تخریب فاجعه ­آمیز به وقوع می‌­پیوندد. مسیرهای شکست می‌­توانند ناشی از تورق حاصل از خستگی یا تنش ­های مماسی شدید باشند.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

CONTACT FATIGUE is a surface-pitting-type failure commonly found in ball or roller bearings. This type of failure can also be found in gears, cams, valves, rails, and gear couplings. Contact fatigue has been identified in metal alloys (both ferrous and nonferrous) and in ceramics and cermets.

Contact fatigue differs from classic structural fatigue (bending or torsional) in that it results from a contact or Hertzian stress state. This localized stress state results when curved surfaces are in contact under a normal load. Generally, one surface moves over the other in a rolling motion as in a ball rolling over a race in a ball bearing.

The contact geometry and the motion of the rolling elements produces an alternating subsurface shear stress. Subsurface plastic strain builds up with increasing cycles until a crack is generated. The crack then propagates until a pit is formed. Once surface pitting has initiated, the bearing becomes noisy and rough running. If allowed to continue, fracture of the rolling element and catastrophic failure occurs. Fractured races can result from fatigue spalling and high hoop stresses.