1.1. Khái quát về hiện tƣợng mỏi
1.1.3. Đặc điểm của bề mặt gãy mỏi
Sự phá hủy mỏi xảy ra khi trị số ứng suất khơng lớn lắm, khi đĩ chi tiết máy bị hỏng cĩ thể dưới dạng gãy đứt hồn tồn hoặc cĩ vết nứt lớn khiến chi tiết máy khơng thể làm việc được nữa. Vết nứt mỏi thường phát triển ngấm ngầm và rất khĩ phát hiện bằng mắt thường nhưng sau đĩ đột nhiên xảy ra sự phá hủy tại một hoặc một vài tiết diện nào đĩ của chi tiết. Tại tiết diện này các vết nứt phát triển sâu, làm giảm diện tích phần làm việc tới mức chi tiết khơng cịn đủ khả năng chịu tải nữa.
Tĩm lại quá trình hỏng vì mỏi xảy ra từ từ và theo trình tự như sau:
- Sau một số chu kỳ ứng suất nhất định, tại những chỗ cĩ tập trung ứng suất trên chi tiết máy sẽ xuất hiện những vết nứt nhỏ.
- Vết nứt này phát triển lớn dần lên, làm giảm dần diện tích tiết diện chịu tải của chi tiết máy, do đĩ làm tăng giá trị ứng suất.
- Cho đến khi chi tiết máy khơng cịn đủ sức bền mỏi thì nĩ bị phá hỏng.
Bề mặt phá hủy mỏi khác hẳn bề mặt phá hủy do tác dụng của tải trọng tĩnh. Đối với vật liệu dẻo, bề mặt phá hủy tĩnh cĩ sự co thắt tại vùng bị phá hủy, cịn đối với vật
10
liệu giịn thì bề mặt phá hủy tĩnh bằng phẳng và hầu như khơng cĩ thay đổi hình dạng. Khi quan sát bề mặt phá hủy mỏi thấy rõ hai vùng (Hình 1.1): Vùng thứ nhất tương đối mịn, hạt nhỏ (giống như chỗ vỡ của mảnh sứ), đĩ là vùng các vết nứt mỏi dần dà phát triển. Vùng này được gọi là vùng hỏng vì mỏi. Vùng thứ hai gồ ghề, cĩ hạt to hoặc cĩ các thớ. Vùng này được gọi là vùng hỏng tĩnh. Tuy nhiên, cũng cĩ trường hợp trên bề mặt gãy do mỏi thấy cĩ ba vùng: (1) Vùng thứ nhất khá mịn, là vùng phát sinh và phát triển vết nứt với tốc độ chậm; (2) Vùng thứ hai thơ hơn, tốc độ phát triển vết nứt trong vùng này nhanh hơn; (3) Vùng thứ ba gồ ghề là vùng hỏng tĩnh.
Hình 1.1. Bề mặt gãy mỏi
Xem xét hình dạng bề ngồi của vết gãy ta cĩ thể biết được chi tiết máy đã làm việc quá tải nhiều hay ít. Nếu diện tích khơng hỏng vì mỏi chiếm tỉ lệ lớn so với vùng hỏng tĩnh, ta biết là chi tiết máy đã làm việc lâu dài với ứng suất lớn hơn giới hạn mỏi chút ít. Nếu diện tích vùng hỏng tĩnh lớn, chi tiết máy rõ ràng đã chịu tải quá lớn trong thời gian ngắn với số chu kỳ ứng suất tương đối ít đã bị gãy hỏng.