مطالعه فرایند انطباق تداخلی و تاثیر آن بر عمر خستگی در فولاد سخت

Abstract

در این پژوهش فرایند انطباق تداخلی و تاثیر آن بر عمر خستگی قطعات سوراخ‌داری از جنس فولاد AISI4340 سخت‌کاری شده به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور، پین‌هایی از جنس تنگستن کارباید درون قطعات فولادی جازده شده و تحت آزمون خستگی با نسبت بار صفر و فرکانس 10 هرتز قرار گرفتند. این آزمایش‌ها برای نمونه‌هایی با 5 سطح تداخل و دو بار تکرار صورت گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که نیروی فشاری لازم برای جازنی پین در سوراخ با افزایش اندازه تداخل بیشتر می‌شود. بیشترین مقدار این نیرو نیز زمانی بود که پین به سطح زیرین نمونه رسیده و بیشترین حجم تغییرشکل انجام گرفت. شبیه‌سازی سه‌بعدی المان‌محدود فرآیند انطباق تداخلی نشان داد که توزیع تنش‌های پسماند ایجاد شده در دیواره سوراخ به صورت فشاری و در فاصله دورتر از آن کششی می‌باشند. همچنین نتایج آزمون‌های تجربی خستگی حکایت از افزایش عمر خستگی نمونه‌ها تا میزان انطباق تداخلی 1.5% داشت. در این سطح، عمر خستگی نسبت به نمونه بدون انطباق، حدود 2.5 برابر است. ولی با افزایش تداخل تا 2%، روند صعودی عمر خستگی متوقف می‌گردد. بررسی سطح مقطع شکست نمونه‌ها حاکی از آن بود که ترک‌های خستگی در نمونه‌های دارای انطباق پرسی از لبه سوراخ شروع به جوانه‌زنی می‌کنند. این در حالی است که در نمونه‌های بدون تداخل، محل آغاز جوانه‌زنی ترک در صفحه میانی سوراخ می‌باشد.