Cum afectează temperatura ridicată performanța arcurilor de torsiune din oțel inoxidabil

Ca element important de stocare și eliberare a energiei, Arcuri de torsiune din oțel inoxidabil sunt utilizate pe scară largă în aerospațial, electronice auto, echipamente medicale, utilaje industriale și alte industrii. Când este utilizată în condiții de temperatură ridicată, performanța lor este semnificativ diferită de cea din mediile normale de temperatură. Temperatura ridicată nu numai că schimbă proprietățile fizice ale materialului în sine, dar afectează și stabilitatea geometrică și durata de viață a arcului.

Efectul temperaturii ridicate asupra proprietăților mecanice ale materialelor
Scăderea puterii randamentului
Temperatura ridicată va reduce semnificativ rezistența la randament a oțelului inoxidabil. Luând Sus304 ca exemplu, rezistența la randament la temperatura camerei (25 ° C) este de aproximativ 205 MPa. Când temperatura crește la 300 ° C, rezistența la randament poate scădea la sub 140 MPa. Aceasta înseamnă că arcul este mai probabil să sufere deformare din plastic sub aceeași sarcină și nu poate stoca în mod eficient energia și revenirea.
Modul elastic redus
Modulul elastic reprezintă rigiditatea materialului. În condiții de temperatură ridicată, vibrația termică a rețelei metalice este îmbunătățită și modulul elastic este redus, ceea ce duce la o scădere a producției de cuplu a arcului pe unitate de deplasare unghiulară. Pentru aplicațiile care necesită un control al cuplului de înaltă precizie, cum ar fi mecanisme automate de asamblare sau sisteme de detectare a preciziei, această degradare a performanței va afecta în mod direct funcțiile produsului.
Fenomenul fluier este îmbunătățit
În mediul la temperaturi ridicate, oțelul inoxidabil se va strecura în condiții de stres continuu pe termen lung. Freep face ca unghiul de torsiune să crească treptat fără a crește forța externă, provocând erori de poziționare structurală sau chiar deformare permanentă. Mai ales în condițiile de lucru în care există în același timp încărcarea continuă și temperatura de lucru, cum ar fi arcurile ușilor cuptorului industrial și componentele turbinei, Creep reprezintă o amenințare serioasă pentru fiabilitatea sistemului.

Efectul temperaturii ridicate asupra stabilității structurale
Efect de expansiune termică
Oțelul inoxidabil are un coeficient de expansiune termică mare (aproximativ 16 ~ 17 × 10⁻⁶/k) la temperaturi ridicate. Lungimea, diametrul și diferența de bobină a arcului de torsiune se vor schimba la temperaturi ridicate, afectând precizia și eliberarea de lucru a asamblării și poate provoca blocarea, uzura sau eșecul.
Problemă de relaxare structurală
Oțelul inoxidabil are un efect semnificativ de relaxare a stresului la temperaturi ridicate. Chiar dacă cuplul inițial este stabilit în mod rezonabil, pe măsură ce timpul de utilizare crește, stresul intern al materialului se eliberează treptat, ceea ce duce la o scădere a cuplului de ieșire al arcului. Această relaxare este deosebit de semnificativă peste 250 ° C, ceea ce va determina arcul de torsiune să -și piardă capacitatea de rotație preconizată și este deosebit de impropriu pentru structurile statice de deținere.
Oxidarea suprafeței și riscul de coroziune
Suprafața oțelului inoxidabil la temperatură ridicată este mai sensibilă la oxidare. Chiar și materialele austenitice, cum ar fi Sus316 sau Sus304, pot forma o scară semnificativă de oxid peste 400 ° C, reducând rezistența la coroziune și rezistența la suprafață, accelerând astfel formarea de microcracks și afectând performanța oboselii.

Efectul temperaturii ridicate asupra vieții de oboseală
Limita de oboseală scade
Temperatura ridicată intensifică comportamentul de alunecare microscopică al materialului, ceea ce face ca structura de zăpadă să fie mai sensibilă la fractura de oboseală. Sub aceeași sarcină ciclică, durata de oboseală a arcurilor din oțel inoxidabil la temperatură ridicată este mult mai mică decât cea la temperatura camerei. Pentru fiecare creștere a temperaturii de 50 ° C, durata de viață a oboselii poate scădea cu mai mult de 20%.
Fenomen de oboseală termică
Într -un mediu cu multiple condiții calde și reci alternative, arcurile din oțel inoxidabil sunt predispuse la fisurarea oboselii termice. Expansiunea termică repetată și contracția formează zone de concentrare a tensiunii la rădăcina, îndoirea sau suprafața de contact a arcului, ceea ce declanșează în cele din urmă expansiunea microcrack -urilor și duce la o defecțiune a fracturii.
Rata crescută de creștere a fisurilor
Temperatura ridicată determină creșterea microcrack -urilor, în special în arcurile cu defecte inițiale sau semne de procesare neregulate. Rata de creștere a fisurilor la temperatură ridicată poate crește de 2 până la 5 ori, scurtarea considerabilă a duratei de viață a serviciului.