難道我們就對邪惡的金屬疲勞束手無策了嗎?非也我們了解疲勞相關的內容,最終目的是要預防或者減少航空發(fā)動機等機械構件發(fā)生疲勞失效的情況,進行長壽命設計。如下這些措施常用于提高結構的疲勞強度:
結構優(yōu)化
設計結構設計中盡量避免產(chǎn)生應力集中,對過渡圓角、螺栓孔等容易產(chǎn)生應力集中的部位進行優(yōu)化,疲勞往往出現(xiàn)在這些應力集中部位。
嚴格控制溫度
疲勞強度一般隨著溫度的升高急劇下降,不能為了性能達標而一味地提高溫度。
采用強化措施
采用各種表面強化處理、孔擠壓強化等。
正在進行表面強化的葉片
孔強化的航空發(fā)動機(來源:航空制造網(wǎng))
提高零件加工質量
裂紋往往出現(xiàn)在材料缺陷或者加工缺陷位置,必須加強零部件加工制造工藝,嚴格控制關鍵位置的加工精度和加工質量,減少疲勞源,防止超差等質量問題引起的疲勞失效。
在飛機制造領域,增強“金屬免疫力”是對抗金屬疲勞的有效方法。一方面,在鋼鐵和有色金屬中,加進微乎其微的稀土元素,可以大大提高金屬的抗疲勞屬性,延長使用壽命;另一方面,減少金屬材料中的雜質也能增強“金屬免疫力”,延長金屬使用壽命。雜質對疲勞性能和應力腐蝕性能影響很大,例如,對于超高強度鋼的金屬性能,國際上是通過控制硫和磷的雜質含量來保證的。在技術標準中,對于每一種雜質的最高含量,以及所有雜質含量之和都有明確的要求。在金屬構件上盡量避免生銹,用輔助工藝提高表面光潔度,以及對產(chǎn)生震動的機械采取防震措施,都能有效防止金屬疲勞。
在必要的時候,對金屬內部結構進行檢測,也是預防金屬疲勞的常用方法。經(jīng)過科學家們的不懈努力,如今已有多種方法可以檢測金屬的疲勞,超聲波、紅外線、γ射線等都能對金屬進行體檢。日本的科學家還發(fā)明了一種摻入鈦酸鉛粉末的特殊涂料,在敲擊金屬時,金屬表面的涂料薄膜中會有電流通過,且電流的大小和金屬的疲勞程度有關,通過測量這股電流,便可知道金屬究竟有多“累”。
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