مطالعه رفتار خستگی فولاد AISI 1045 با استفاده از دستگاه آزمایش خستگی فراصوتی

در استفاده از فلزات با توجه به پیشرفت های صنعتی صورت گرفته و اعمال بارهای دینامیکی بیشتر، نیاز به توجه به مسئله خستگی که به طور تقریبی 90 درصد از شکست اجزای فلزی را شامل می شود امری ضروری می باشد. برخی از نمونه های چنین شکست هایی در هواپیما، خودرو، قطارهای سرعت بالا و توربین ها یافت می شود و همین امر سبب می شود تا در طراحی های صنعتی توجه ویژه ای به مسئله خستگی صورت گیرد. در دو دهه اخیر شاخه جدیدی در عمر خستگی به نام خستگی در چرخه خیلی زیاد (VHCF) مورد توجه محققان قرار گرفته است که دسترسی به این تعداد چرخه (107 به بالا) در عمل با استفاده از دستگاه های آزمایش امروزی به دلیل فرکانس پایین، زمان بر و در نتیجه پر هزینه می باشد و در نتیجه در گذشته مورد توجه نبوده است. از طرفی برای بسیاری از مواد شکست خستگی پس از 107 چرخه ی بارگذاری، یعنی در محدوده چرخه خیلی زیاد گزارش شده است. بررسی خواص خستگی در چرخه خیلی زیاد مسئله ای قابل توجه برای حصول اطمینان از عمر بلند مدت و قابل اطمینان ماشین آلات و اجزای ساختاری با توجه به مطالبات رو به رشد صنعتی می باشد. برای دستیابی به این تعداد چرخه از دستگاه آزمایش خستگی با روش فراصوتی با فرکانس کاری در حدود 20000 هرتز استفاده می شود که با توجه به فرکانس کاری بالا، کاهش زمان و دستیابی به چرخه های بالا از جمله هدف های استفاده از این دستگاه است و می توان از آن به منظور مطالعه خواص خستگی در سیکل های خیلی زیاد استفاده کرد. در این پژوهش پس از بیان تئوری فرایند، شرح اجزای دستگاه و انجام طراحی های صورت گرفته در مورد مبدل ارتعاشاتی و نمونه تست خستگی، دستگاه آزمایش خستگی با روش فراصوتی در فرکانس کاری در حدود 20 کیلو هرتز در آزمایشگاه ساخته شده و سپس رفتار خستگی فولاد AISI 1045 با استفاده از این دستگاه مورد مطالعه قرار می گیرد و نمودار تنش-عمر برای این فولاد تا سیکل 108 بدست می آید. نتایج حاکی از آن است که عمر خستگی فولاد مورد نظر تا 204 مگاپاسکال کاهش یافته است. در نهایت روند شکست در یک نمونه با توجه به سطح شکست شرح داده شده است.