Paslanmaz çelik burulma yaylarının sürünme olgusu hangi koşullar altında daha belirgin olacaktır?

Sürünme, katı bir malzemenin zaman içinde sabit stres altında yavaş, kalıcı plastik deformasyonudur. için paslanmaz çelik burulma yayları Sürünme, geri yükleme torkunda kademeli bir azalma (teknik olarak sabit sapma altında stres gevşemesi olarak bilinir) veya sabit yük altında sapma açısında sürekli bir artış olarak kendini gösterir. Bu olgu yayın uzun vadeli hassasiyetini ve güvenilirliğini doğrudan etkiler. Profesyonel bir perspektiften bakıldığında, paslanmaz çelik burulma yaylarında kayda değer sürünme oluşumu öncelikle aşağıdaki üç entegre faktörün sinerjik etkilerinden etkilenir.

1. Kritik Sıcaklık Etkisi

Sıcaklık, sürünmenin önemli ölçüde meydana gelip gelmeyeceğini belirleyen birincil faktördür. Sürünme teorik olarak herhangi bir sıcaklıkta meydana gelse de, hızı yalnızca belirli bir eşiği aştığında mühendislik uygulamalarını maddi olarak etkiler.

Erime Noktası Korelasyonu: Geleneksel metal malzeme teorisi, sürünmenin tipik olarak malzemenin mutlak erime sıcaklığının 0,4Tm civarında önemli hale geldiğini öne sürmektedir. Paslanmaz çeliklerin (300 serisi gibi) erime noktası daha yüksektir, ancak yay teli yüksek gerilim altında olduğundan sürünmenin meydana geldiği gerçek sıcaklık çok daha düşüktür.

Paslanmaz çelik servis sıcaklığı: Genel olarak konuşursak, standart östenitik paslanmaz çeliklere (SUS 304 veya 302 gibi) yönelik bir tork yayının önerilen maksimum servis sıcaklığı yaklaşık 250°C ila 300°C'dir.

Çalışma sıcaklığı 100°C'nin altında olduğunda sürünme oranı son derece düşüktür ve göz ardı edilebilir.

Çalışma sıcaklığı 150°C'yi aştığında, özellikle 200°C ila 300°C aralığında, paslanmaz çelik içindeki dislokasyon hareketi ve boşluk difüzyonu termal enerjiyle etkinleştirilir, plastik deformasyonu hızlandırır ve sürünmenin fark edilir hale gelmesine neden olur.

2. Yüksek Stres Düzeylerinin Katalitik Etkisi

Aynı sıcaklık koşulları altında, uygulanan gerilim seviyeleri sürünmeyi hızlandıran birincil itici güçtür. Burulma yayları için bu gerilim özellikle bükülme gerilimine karşılık gelir.

Gerilme ve Akma Dayanımı: Sünme, malzemenin akma dayanımının çok altındaki gerilme seviyelerinde meydana gelmesi bakımından benzersizdir. Ancak gerilme elastik sınıra yaklaştıkça sürünme hızı da artar.

Yay Tasarımı: Bir burulma yayı tasarlarken, Maksimum Çalışma Gerilimi, paslanmaz çelik malzemenin Oransal Sınırının kritik bir yüzdesini (örneğin, %60 veya %70) aşarsa, sürünme uzun bir süre boyunca birikebilir ve oda sıcaklığında bile önemli boyutsal kararsızlığa neden olabilir. Yüksek stres, kafes direncinin üstesinden gelmek için gereken aktivasyon enerjisini sağlar ve dislokasyon sürünmesinin oluşumunu hızlandırır.

Stres Gevşemesi: Sabit sapma uygulamalarında, yüksek stres doğrudan stres gevşemesinin hızlanmasına yol açar. Bu gevşeme sonuçta tork kaybı olarak kendini gösterir; bu da yayın amaçlanan işlevini sürdürememesinin temel nedenidir.

3. Sürekli Yükleme Süresi

Sürünme tipik bir zamana bağlı deformasyondur. Yay yük altında ne kadar uzun süre kalırsa, kümülatif sürünme gerilimi o kadar büyük olur.

Sürünmenin Üç Aşaması: Sürünme süreci tipik olarak üç aşamaya ayrılır:

Birincil Sürünme: Gerinim hızı giderek azalır. Bu, yay ilk yüklendiğinde gerinim sertleşmesinin hakim olduğu aşamadır.

İkincil Sünme: Gerinim hızı esasen sabit kalır. Bu, sertleşme ve yumuşama (yani toparlanma) arasındaki denge aşamasıdır ve yayın hizmet ömrünün büyük bir kısmını oluşturur.

Üçüncül Sünme: Gerilme oranı kırılıncaya kadar keskin bir şekilde artar. Tork yaylarının pratik uygulamalarında bu aşamaya genellikle izin verilmez.

Uzun Süreli Statik Yük: Valf yayları veya belirli kenetleme mekanizmaları gibi uzun süreler boyunca sabit bir açının korunmasını gerektiren statik yük uygulamaları için zaman çok önemlidir. Nispeten düşük gerilim ve sıcaklıkta bile, yıllar hatta on yıllar boyunca oluşan kümülatif yükler, yayın kalıcı setinin toleransları aşmasına neden olabilir.

4. Malzeme Mikro Yapısının Etkisi

Paslanmaz çelik telin mikro yapısı ve üretim süreci sürünme direnci üzerinde belirleyici bir etkiye sahiptir.

Soğuk İş Sertleştirmesi: Paslanmaz çelik yay teli, yüksek mukavemet elde etmek için tipik olarak yüksek oranda soğuk çekme işlemine tabi tutulur. Soğuk işlemle ortaya çıkan yüksek yoğunluktaki dislokasyonlar, oda sıcaklığında sürünme direncini artırır. Ancak sıcaklık arttıkça bu çıkıklar iyileşmeye başlayabilir ve stres gevşeme performansını azaltabilir.

Çöktürme Sertleştirme: Bazı yüksek mukavemetli paslanmaz çelik kaliteleri (17-7 PH Paslanmaz Çelik gibi) çökeltme sertleştirme mekanizması kullanır. Uygun ısıl işlem ve yaşlandırma, ince çökeltiler oluşturabilir, dislokasyonları etkili bir şekilde sabitleyebilir ve yüksek sıcaklık sürünme direncini önemli ölçüde artırabilir.