三沛有限公司

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熱疲勞

 

 

 

 

熱疲勞是由於溫度變化、空間溫度梯度和約束熱變形下的高溫而產生的循環熱應力和應變而產生的宏觀裂縫的疲勞破壞。

在沒有機械負載的情況下也可能發生熱疲勞。金屬的快速加熱和冷卻會在整個橫截面上產生較大的熱梯度,導致不均勻的膨脹和收縮。當某個位置試圖膨脹並受到零件較厚、較冷部分的抵抗時,會產生足夠的應力以使金屬屈服導致材料逐漸劣化並最終破裂。

 
  熱疲勞不同於高溫疲勞,高溫疲勞是由高溫下的循環機械應力引起的。通常兩者會同時發生,因為許多零件同時經歷溫度偏移和循環負載。  
 

 

熱疲勞裂紋起源於靠近表面的區域,經由珠擊處理熱疲勞的裂紋的起點會被引入較深的區域。珠擊處理的應用產生了殘餘壓縮應力,有效抑制了表面裂紋的擴展。

裂紋擴展的熱疲勞壽命曲線以及非珠擊和珠擊條件下實驗裂紋繁殖結果與有限元素裂紋繁殖結果的比較
資料來源:Conventional shot peening treatment effects on thermal fatigue crack growth and failure mechanisms of a solid solution alloy
斷裂的沒有珠擊(上)和珠擊(下)試樣的疲勞特性如圖上所示。疲勞條紋(黃色箭頭)
出現在未珠擊和珠擊樣本的斷裂表面上。兩個樣本中的條紋是均勻的。
此外,在微裂紋(藍色箭頭)和熱疲勞裂紋繁殖區域內。