Como elementos críticos de conexão em equipamentos mecânicos e estruturas, a estabilidade do desempenho dos fixadores é essencial para o bom funcionamento e segurança de todo o equipamento. Especialmente em ambientes de alta temperatura, a resistência à fluência dos fixadores é particularmente importante. A resistência à fluência de um fixador refere-se à sua capacidade de resistir à deformação plástica sob a acção de altas temperaturas. Em ambientes de alta temperatura, os fixadores são suscetíveis à expansão térmica, fadiga térmica, corrosão a altas temperaturas, entre outros fatores, o que leva à diminuição da resistência à fluência e, consequentemente, à segurança e estabilidade de todo o equipamento. Dessa forma, é de grande importância o estudo da resistência à fluência de fixadores em ambientes de alta temperatura.
A resistência à fluência dos elementos de fixação está intimamente relacionada com o seu material, construção e processo de fabrico. A razão de flambagem é um parâmetro importante que reflete a capacidade de deformação plástica de um material submetido a cargas estáticas, enquanto a fadiga térmica refere-se ao fenômeno da produção de trincas de fadiga em um material submetido a cargas térmicas cíclicas. Em ambientes de alta temperatura, a resistência à fluência dos fixadores é afetada principalmente pela expansão térmica, fadiga térmica e corrosão em alta temperatura.
Neste experimento foram utilizados materiais representativos dos fixadores, incluindo aços de baixo, médio e alto carbono. Estes materiais têm boa resistência e estabilidade em ambientes de alta temperatura e podem atender aos requisitos experimentais. O equipamento experimental inclui a máquina de testes universal e a fornalha de alta temperatura, que podem simular o ambiente de alta temperatura da temperatura normal a 600℃ e conduzir o experimento a longo prazo da exposição térmica.
Antes do início do experimento, todos os corpos de prova foram submetidos à análise de composição química, observação metalográfica da microestrutura e ensaio de dureza para garantir a consistência das propriedades dos materiais. Posteriormente, os corpos de prova foram colocados em forno de alta temperatura e aquecidos a uma temperatura pré-definida a uma taxa de 10 ° c /min e mantidos por um determinado período de tempo para simular a exposição ao calor do fixador em uso real. Durante o experimento, os corpos de prova foram submetidos a ensaios de tensão de tração e compressão em uma máquina de ensaios universal, onde foram registradas as curvas tensão-deformação em diferentes temperaturas e observadas as deformações dos corpos de prova. Ao mesmo tempo, a fim de simular as condições de carga cíclica em uso real, os corpos de prova também precisam ser tratados com ciclagem térmica durante o experimento, a fim de simular o processo de fadiga térmica em diferentes temperaturas.
Após a coleta e análise dos dados experimentais, as seguintes conclusões foram obtidas:
Em ambientes de alta temperatura, os aços de baixo carbono apresentam melhor resistência à fluência, enquanto os aços de médio e alto carbono apresentam pior resistência à fluência. Isso ocorre porque os aços de baixo carbono têm uma estrutura de rede mais simples e uma fraca força de ligação entre os átomos, portanto, são suscetíveis à fluência em altas temperaturas. Já os aços carbono médio e alto possuem estrutura de rede mais complexa e forte força de ligação entre os átomos, portanto suscetíveis à fluência em altas temperaturas.
Com o aumento da temperatura, todos os materiais apresentaram uma redução gradual na resistência à tração e na resistência ao escoamento. Isso ocorre porque, a altas temperaturas, o movimento térmico entre os átomos é intensificado, resultando em uma redução de tensões no interior do material e, consequentemente, uma redução na resistência à tração e escoamento do material.
Na mesma temperatura, o material tratado com fadiga térmica apresentou melhor resistência à fluência do que o material não tratado. Isso pode ser devido ao fato de que o tratamento de fadiga térmica pode aumentar as tensões internas do material e, consequentemente, melhorar a resistência à fluência do material.
Este experimento investigou a resistência à fluência de fixadores em ambientes de alta temperatura, chegando às seguintes conclusões:
A resistência à fluência dos fixadores em ambientes de alta temperatura está intimamente relacionada com o seu material. Os aços de baixo carbono apresentam melhor resistência à fluência, enquanto os aços de médio e alto carbono apresentam menor resistência à fluência.
O limite de escoamento e a resistência à tração dos fixadores diminuem gradualmente com o aumento da temperatura.
Os elementos de fixação tratados com fadiga térmica apresentam melhor resistência à fluência do que os elementos de fixação não tratados.
Na aplicação prática, os fixadores muitas vezes precisam trabalhar em ambientes de alta temperatura por longos períodos de tempo. Portanto, melhorar sua resistência à fluência é importante para garantir a segurança e estabilidade do equipamento. De acordo com os resultados desta experiência, as seguintes medidas podem ser tomadas a fim de melhorar a resistência à fluência dos fixadores:
Escolha de materiais com melhores propriedades de resistência à fluência para a fabricação de fixadores, por exemplo, aço macio.
Os fixadores são tratados termicamente para melhorar sua estrutura interna e aumentar sua resistência à fluência. Por exemplo, o uso de técnicas avançadas de tratamento de superfície, como tratamento térmico a vácuo ou nitretação a plasma, para melhorar a dureza e a resistência ao desgaste dos fixadores.
Durante o processo de concepção e fabrico, as dimensões e espessuras dos elementos de fixação devem ser minimizadas e a sua rigidez estrutural e estabilidade aumentada, a fim de reduzir a probabilidade e o grau de fluência. Ao mesmo tempo, a forma de ajuste e suporte deve ser razoavelmente selecionada para reduzir o grau de concentração de estresse
