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.

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.

Determinarea experimentală a rezistenței la oboseală

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. 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.

Factori care influențează rezistența la oboseală

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 :

• 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.

• 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.

Moduri de solicitare

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