La machine d'essai de fatigue par fluage est un dispositif de précision utilisé pour simuler le comportement de défaillance des matériaux sous l'action combinée de températures élevées et de charges cycliques. Le principe de fonctionnement est de combiner la charge cyclique dynamique pour les essais de fatigue et la rétention statique de charge constante pour les essais de fluage.
I. principe de fonctionnement de la machine d'essai
Le système de base de la machine d'essai comprend:
Système de chargement: appliquer une charge cyclique axiale de traction - traction ou de traction - pression précisément contrôlable à l'échantillon d'essai par servomoteur ou cylindre hydraulique.
Système de chauffage: un four à induction à haute fréquence ou un four à résistance électrique est généralement utilisé pour chauffer et stabiliser l'échantillon à la température cible (généralement supérieure à 0,3 fois le point de fusion du matériau).
Système de mesure et de contrôle: des capteurs de haute précision surveillent la charge, la déformation (généralement en utilisant des tiges d'étirage pour relier les segments étalons de l'échantillon) et la température en temps réel, et garantissent que les paramètres de test fonctionnent strictement selon des formes d'onde prédéfinies (y compris la charge, le temps de rétention) grâce à un système de contrôle en boucle fermée.
Une forme d'onde typique d'essai de fluage - fatigue est l'introduction d'un temps de rétention à la charge de crête ou à la charge de creux au cours d'un cycle de fatigue. Pendant ce temps, la charge est constante, mais le matériau est constamment déformé par fluage en raison de la température élevée, ce qui entraîne des dommages par fluage.
II. Analyse du mécanisme d'interaction fluage - fatigue
L'interaction fluage - fatigue fait référence au fait que les deux mécanismes de dommage ne se superposent pas simplement, mais s'accélèrent l'un l'autre, entraînant une durée de vie du matériau bien inférieure aux résultats prédits de la fatigue pure ou du fluage pur. Ses mécanismes microscopiques proviennent principalement:
Glissement des joints de grains avec des noyaux creux: pendant la phase de maintien en traction du cycle de fatigue, l'action combinée d'une température élevée et d'une contrainte constante provoque un glissement des joints de grains et crée une concentration de contraintes au niveau des obstacles aux joints de grains tels que les particules de la deuxième phase, Les points d'intersection tricristallins, provoquant un fluage des noyaux creux. Les charges cycliques ultérieures accélèrent la croissance et la connexion de ces cavités.
Oxydation environnementale et propagation des fissures: l'environnement à haute température rend la surface du matériau fortement oxydée. Pendant le temps de rétention, l'oxygène diffuse le long des joints de grains, formant un oxyde fragile qui affaiblit l'intensité des joints de grains. Les déformations plastiques répétées générées par le cycle de fatigue détruisent le film d'oxyde de surface, exposent le métal frais et provoquent l'éruption et la propagation de l'oxydation le long des fissures cristallines.
Relaxation et redistribution des contraintes: pendant la période de rétention, les contraintes à l'intérieur du matériau se relâchent en raison de la déformation par fluage. Lorsque la charge change à nouveau, le stress doit être redistribué et ce processus répété de relaxation - redistribution aggrave l'accumulation de dommages dans la microstructure.
En résumé, la machine d'essai de fatigue par fluage simule physiquement les conditions de travail par « chargement cyclique + rétention de charge constante». L'essence de son mécanisme d'interaction est la suivante: la charge de fatigue fournit le site du noyau et la force motrice pour les dommages de fluage (cavités, oxydation); Et le processus de fluage (cavités, fragilisation oxydative) crée à son tour des raccourcis vers l'éruption et la propagation des fissures de fatigue, les deux agissant en synergie, conduisant finalement à une défaillance précoce du matériau.