Rezistență la oboseală

Rezistența la oboseală este cea mai mare valoare a efortului unitar maxim al unui ciclu de solicitare pe care epruveta^⁠(d) îl suportă în timp indefinit fără a se rupe.^[1]

Determinarea acestei valori se face pe o epruvetă, care este o probă de material, în condiții convenționale definite. Ea trebuie să reziste solicitărilor fără ca să apară (survină) deteriorări/distrugeri considerate inacceptabile pentru calitatea materialului în cauză. Deteriorările care pot surveni sunt provocate de oboseala fizică creată prin repetarea aceluiași fel de solicitare.

Rezistența la oboseală a materialelor supuse la solicitări variabile se poate determina experimental prin construirea diagramei Wöhler. În acest scop se încearcă succesiv 6-10 epruvete identice, la cicluri de solicitare cu același coeficient de asimetrie R al ciclului, dar cu amplitudini care se micșorează de la o epruvetă la cea următoare.^[2] Prima epruvetă se încearcă la o amplitudine a ciclului σ₁, superioară limitei de curgere statice, iar ruperea are loc după N₁ cicluri. Pentru epruveta a doua se ia σ₂< σ₁ și rezultă N₂ > N₁ ș.a.m.d. Se obține astfel diagrama Wöhler, a cărei asimptotă măsoară rezistența la oboseală. Valorile rezistenței la oboseală sunt specifice fiecărei mărci de oțel și sunt cuprinse în tabele. Aluminiul și cuprul nu prezintă o valoare distinctă a rezistenței la oboseală și se pot rupe chiar la amplitudini mici ale eforturilor unitare.

Rezistența la oboseală depinde în mare măsură de starea suprafeței piesei. Dacă o piesă are suprafața prelucrată brut, deci cu rugozitate mare, rezistența la oboseală se micșorează mult, față de cea a piesei lustruite. În sinteză, rezistența la oboseală este influențată de următorii factori^[2] :

• starea suprafeței (rugozitatea suprafeței și proprietățile fizico-chimice ale stratului superficial);
• tratamente termice superficiale;
• tratamente termochimice superficiale;
• tratamente mecanice superficiale;
• acoperiri metalice;
• coroziunea suprafețelor.

Micșorarea rezistenței la oboseală sub acțiunea factorilor de influență este luată în considerare prin coeficientul de calitate γ, definit ca raport între rezistența la oboseală cu o anumită stare a suprafeței sau un tratament superficial oarecare și rezistența la oboseală a piesei lustruite, netratate.

Influența rugozității suprafeței. Rugozitatea suprafeței are o influență considerabilă asupra rezistenței la oboseală, deoarece rizurile de pe suprafață, rezultate la prelucrare, constituie în general concentratori de tensiuni. Pe suprafața rugoasă a pieselor supuse la sarcini dinamice variabile poate apărea o fisură submicroscopică la început, care odată formată se adâncește treptat și rapid, se reduce continuu secțiunea netă a piesei și ca urmare, are loc distrugerea piesei prin oboseală.^[3]

• Influența tratamentelor termice superficiale. Aplicarea călirii superficiale prin curenți de înaltă frecvență are efecte pozitive asupra fenomenului de oboseală, ceea ce este reflectat de mărirea coeficientului de calitate.
• Tratamente termochimice superficiale. Se obțin rezultate bune în sensul măririi sensibile a rezistenței la oboseală, prin tratamente superficiale de nitrurare, cementare, cianurare. Este de menționat însă că aceste tratamente produc micșorări ale rezilienței.
• Tratamente mecanice superficiale. Ecruisarea cu jet de alice și rularea conduc la mărirea rezistenței la oboseală.
• Acoperiri metalice. Acoperirile metalice, prin galvanizare, cu crom, cupru, nichel au ca efect o micșorare a rezistenței la oboseală. Numai zincul nu micșorează rezistența la oboseală.
• Coroziunea suprafețelor. Agenții corozivi au efecte foarte dăunătoare asupra rezistenței la oboseală.

În funcție de felul solicitărilor fizice ciclice se diferențiază:

• Rezistență la oboseală la întindere
• Rezistență la oboseală la compresiune
• Rezistență la oboseală la răsucire (torsiune)
• Rezistență la oboseală la încovoiere